Transcript Räkneövning 3 i Mät- och reglerteknik 1 (M112503, 3sp), MT

Räkneövning 3 i Mät- och reglerteknik 1 (M112503, 3sp),
MT-/VMM-3, 2011-2012.
1. (3p) Avgör om följande påståenden stämmer:
(a) För en process som regleras med tvålägesreglering (på-/av regle- Ja Nej
ring) kommer ärvärdet ofta att uppvisa stående svängningar kring
börvärdet.
(b) För att en PI-regulator skall fungera tillfredsställande bör man
välja lämpligt värde på tre olika parametrar.
(c) För att ställa in en PID-regulator för ett återkopplat system är
det oftast tillräckligt att känna till den statiska förstärkningen för
processen som skall regleras.
2. (5p) Förklara kort hur man, för en befintlig process med tillhörande
PI/PID-regulator, kan få en första insikt i hur man skall ställa in regulatorn genom att utnyttja någon systematisk metod!
3. (7p) Svara kort på följande frågor:
(a) Vad är fördelen/orsaken till att utnyttja integrerande verkan i en
regulator?
(b) Vad är fördelen/orsaken till att vissa PID-regulatorer har endast
P- och I-verkan på reglerfelet och D-verkan på ärvärdet?
(c) Nämn någon nackdel och någon fördel med att utnyttja deriverande verkan i en regulator!
(d) Vad är multivariabel reglering? Ge något exempel som utnyttjar
(och säg också hur den implementeras) multivariabel reglering!
(e) Vad är kvotreglering? Ge något exempel på när det kan löna sig
att använda kvotreglering?
(f) Vad är kaskadreglering och varför används det?
(g) Vad är framkoppling? Ge något exempel då framkoppling kan
användas för att få bättre reglering!
4. (6p) I Figur 1 illustreras tre olika förslag på reglering av temperaturen i
en vätskeström med hjälp av temperaturmätare och reglerventiler som
utnyttjas för att ställa in flödet beroende på temperaturmätningen.
De ventiler som inte utnyttjas för reglering antas vara manuellt inställda och fungerar under normala förhållanden väl. Ange vilken typ
av reglering de olika förslagen illustrerar (framkoppling, återkoppling,
kvotreglering, kaskadreglering eller någonting helt annat) och ge ett
motiverat val för vilken regulatorkoppling du skulle välja bland dessa
förslag!
1
Figur 1: Tre olika förslag för att reglera vätsketemperaturen med hjälp av en
temperaturgivare och en flödesregulator.
5. (5p) I Figur 6.14/Figur 2 visas en använbar variant av kvotreglering
av bränsle/luft-förhållandet. I figuren avser cirklarna FIC flödesregulatorer och cirklarna FT flödesgivare. Cirklarna med 1/a och a avser
2
multiplikation av respektive signal. De två tomma lådorna avser väljare som antingen väljer det mindre av de två inkommande signalerna,
en MIN-väljare, eller det större av de två signalerna, en MAX-väljare.
Figur 2: Kvotreglering med möjlighet till väljare.
I en “vanlig” kvotregleringen skulle det yttre börvärdet (bränslets börvärde) endast gå in till flödesregulatorn för bränslet, och ärvärdet för
bränsleflödet skulle, efter multiplikation med den önskade kvoten a,
bilda börvärdet för luftflödet.
Orsaken att man modifierar kvotregleringen med hjälp av väljare är
att man:
(a) Vill undvika att få ett underskott av luft under den transienta
tiden då det yttre börvärdet (bränslets börvärde) ökar eller minskar.
(b) Vill undvika explosionsrisk genom att försäkra sig om bränsletillförseln stryps om lufttillförseln av någon anledning skulle minska
3
eller upphöra.
Vilket val av väljare uppfyller önskemålen på regleringen enligt ovan?
6. (5p) I de två figurerna (Figur 3 och Figur 4) illustreras förloppet för en
process som regleras med två olika varianter av en tidsdiskret regleralgoritm. Eftersom processen är relativt långsam, tycker man det räcker
att ändra styrsignal en gång per minut. Mätningarna sker dock oftare
och, som figurerna illustrerarar, utnyttjas för att underlätta övervakningen av processen.
(a) Hur kan man på basen av figurerna avgöra att reglering uppenbarligen sker med en digital regulator?
(b) Vad händer vid ca 20 minuter i figurerna?
(c) Vad verkar hända vid ca 40 minuter?
(d) Jämför de två varianterna av regleralgoritmen (dvs jämför Figur 3
och Figur 4) och ange för- och nackdelar med respektive regulator?
Vilken variant av regleringen skulle du rekommendera och varför?
4
Figur 3: Börvärde, ärvärde och styrsignal som funktion av tiden.
5
Figur 4: Samma som i Figur 3 men med en annan regulatorinställning.
6