Laboratorní úloha "Wattův roztěžník"

1. Znázornění reálné úlohy

Schéma:

Fotografie:



Video:    2400kbps


2. Popis laboratorní úlohy

   Tento laboratorní model je upravenou obdobou roztěžníku, který v 18. století navrhl James Watt jako součást proporcionálního odstředivého regulátoru pro regulaci tlaku páry ve svém parním stroji (více informací na http://en.wikipedia.org/wiki/centrifugal_governor). Vlastní model roztěžníku je tvořen hřídelem, na kterém jsou rotačními vazbami připevněna dvě ramena s konci osazenými závažími. Jakmile je roztěžník roztočen zabudovaným elektromotorem na určité minimální otáčky (dané hmotností závaží), dojde působením odstředivé síly k překonání doposud převládající tíhové síly obou závaží a ramena se vychýlí z počáteční polohy - velikost vychýlení ramen je úměrná otáčkám roztěžníku. Otáčky roztěžníku y jsou měřeny otáčkoměrem a řízeny zvoleným typem regulátoru, resp. manuálně využitím akční veličiny u.


3. Návrhy jednoduchých úkolů k řešení na virtuálním modelu

a) Připojte postupně jednotlivé typy regulátorů (P, PI, PD, I, PID) k soustavě, tj. vytvořte uzavřený regulační obvod a posuďte jeho stabilitu a kmitavost v závislosti na typu resp. zvolených parametrech regulátorů. Určete dobu regulace, přeregulování a trvalou regulační odchylku, kterou zdůvodněte.

b) Postupně připojte k soustavě 2 vhodné typy regulátorů a pomocí metody kritického nastavení, Ziegler-Nichols určete parametry obou regulátorů.

c) Připojte k soustavě dvoupolohový regulátor a pro zvolený pracovní bod a zvolené 2 hodnoty akčního zásahu vyjádřete graficky závislost periody limitního cyklu na hysterezi. Analogicky pak totéž zjistěte pro třípolohový regulátor s uvažováním jak hystereze, tak i necitlivosti.

d) Pro stabilní uzavřený regulační obvod tvořený soustavou a vhodně zvoleným lineárním regulátorem experimentálně určete 3 body frekvenční charakteristiky popisující přenos řízení. Obdobně určete 3 body frekvenční charakteristiky popisující přenos poruchy. Zjištěné body zakreslete do frekvenční charakteristiky v komplexní rovině, a do amplitudové a fázové frekvenční charakteristiky.


4. Poznámky k řešení


5. Virtuální úloha a nápověda k virtuální úloze

   

!POZOR! Aby simulace fungovaly korektně, je nutné přidat virtuální laboratoř mezi důvěryhodné servery! Návod a bližší info zde.


6. Vzdáleně řízená reálná úloha a nápověda k reálné úloze

   


7. Odkaz na literaturu

Hofreiter, M.: Základy automatického řízení.
ČVUT, Fakulta strojní, 3. dotisk 1. vydání, 2016. 165 s. ISBN 978-80-01-05007-1
Hofreiter, M.: Základy automatického řízení – příklady.
ČVUT, Fakulta strojní, 4. přepracované vydání, 2016. 123 s. ISBN 978-80-01-05899-2
Zítek, P.: Automatické řízení. Sylaby a aplikace.
ČVUT, Fakulta strojní, 1. vydání, 2016, 96 s. ISBN 978-80-01-05887-9