Predstavitev diplomske naloge REGULACIJA TEMPERATURE V PEČI

1. Predstavitev diplomske nalogeREGULACIJA TEMPERATURE V PEČI Izak Rok Maribor, september 2012

2. UVOD • Prvi sistemi za avtomatsko reguliranje razviti že pred več kot pred 2000 leti • Po 17. stoletju so bili v uporabi regulatorji tlaka, števila vrtljajev, nivoja tekočine • Začetek avtomatskega vodenja se začne leta 1784 (James Watt-prvi centrifugalni regulator) • Sodobna regulacijska tehnika ima pomembno vlogo v nadzornih sistemih

3. CILJI • Primerjava vodenja sistema s PID regulacijo in regulacijo v prostoru glavnih komponent (PCA) • Izvedba obeh regulacij na simulacijskem modelu člena 2. reda, ter na realnem modelu laboratorijske peči

4. Določitev PŠM (pulzno širinski modulator)

5. Določitev PŠM (pulzno širinski modulator) PŠM 15 s – 20% moči Grelci vklopljeni 3 s, izklopljeni 12 s PŠM 4 s – 15% moči Grelci vklopljeni 0.6 s, izklopljeni 3.4 s PŠM 10 s – 21% moči Grelci vklopljeni 2.1 s, izklopljeni 7.9 s

6. PID regulator • Predstavlja klasično orodje industrijske avtomatizacije • Prenosna funkcija zveznega PID regulatorja • Izvedbe PID regulatorjev so se hkrati z tehnološkim razvojem spreminjale • Več metod za sintezo PID regulatorjev: • metoda na osnovi časovnih odzivov • metoda na osnovi frekvenčnih karakteristik • eksperimentalna metoda • optimizacijska metoda • metoda diagramov lege korenov

7. Ziegler-Nicholsova metoda stopničnega odziva Določitev parametrov

8. PID regulacija-simulacijski model Regulacijski objekt Določitev parametrov regulatorja po Ziegler-Nichols metodi stopničnega odziva Določeno ojačenje K = ∆y/∆x = 3/1 = 3, čas zakasnitve td = 0.76 s in čas vzpona tv = 5.18 s

9. PID regulacija-simulacijski model Po tabeli izračunani parametri zveznega PID regulatorja so: Kp = 2.73 Ti= 1.52 s Td = 0.38 s

10. ANALIZA GLAVNIH KOMPONENT-PCA • multivariatna statistična metoda • primerna je za stiskanje podatkov, postopke odkrivanja napak in tudi za nadzor procesa Postopek razvoja metode: • V matriki X imamo procesne spremenljivke • Iz matrike X se izračuna kovariančna matrika • Matriko S razstavimo na lastne vektorje in lastne vrednosti • P je matrika lastnih vektorjev, podatki merjenih spremenljivk pa so zadetki, matrika T • Kombinacija prvotne matrike • Pogrešek med modelom in realnim procesom

11. PCA REGULACIJA-simulacijski model • Naj bi ohranjal proces v želeni točki v PCA prostoru (v prostoru zadetkov T) • Shema PCA regulatorja po uporabljenem članku* • Najprej bilo potrebno razviti model procesa v prostoru glavnih komponent v neki želeni delovni točki • Nato sestaviti simulacijsko shemo za regulacijo v PCA prostoru *Palma etal; ProcessControlbased on PCA Models, 2010

12. Simulacijski model in odziv PCA regulator

13. TEST NA LABORATORIJSKI PEČI (PID) • Določitev parametrov regulatorja po Ziegler-Nichols metodi stopničnega odziva za regulacijske objekte višje vrste Izračunani parametri regulatorja PID po tabeli: Kp = 0.8 Ti= 10 s Td = 2.5 s Določeni vrednosti td = 5s in β = 1.5

14. TEST NA LABORATORIJSKI PEČI (PID) Rezultat PID regulacije na referenco 120°C

15. ODZIV PID REGULATORJA OB MOTNJI • Vklop ventilatorja • Sprememba želene temperature

16. TEST NA LABORATORIJSKI PEČI (PCA) Rezultat PCA regulacije na referenco 120°C

17. ODZIV PCA REGULATORJA OB MOTNJI • Vklop ventilatorja • Sprememba želene temperature (ojačenje 10)

18. ZAKLJUČEK • Testiral dve različni regulaciji • Naučil in seznanil sem se z metodo PCA, ter obnovil znanje za regulacijo s PID regulatorjem • PID regulator sem uporabili tudi za lažjo primerjavo odzivov s PCA regulatorjem • PCA regulator ni najbolj praktičen, a zadovoljivo deluje • Iz literature in pridobljenih izkušenj ugotovim, da neustrezen (velik) faktor ojačenja Kc zelo vpliva na stabilnost zaprte zanke • Ta PCA regulacijska metoda je bolj primerna za odkrivanje vzrokov regulacijskega pogreška (detekcija napak)