Övning 4 i Mät- och reglerteknik 1 (M112503, 3sp), MT-/VMM

Övning 4 i Mät- och reglerteknik 1 (M112503, 3sp), MT-/VMM-3, 2015-2016.
1. (10p) Avgör om följande påståenden stämmer:
(a) För en process som regleras med tvålägesreglering (på-/av reglering) kommer Ja Nej
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.
(d) I ett system med öppen styrning kan man enkelt kompensera för störningar man
inte mäter.
(e) Integrerande verkan i en regulator används ofta för att göra det återkopplade
systemet snabbare.
(f) Deriverande verkan i en regulator används ofta för att göra det återkopplade
systemet snabbare.
(g) Vid kvotreglering har man oftast två styrsignaler men bara ett externt börvärde.
(h) Vid kaskadreglering har man bara ett styrdon men två regulatorer.
(i) En Pt100 givare är en resistiv givare som används för att mäta temperatur.
(j) En multivariabel regulator bestämmer samtidigt flera styrsignaler på basen av
information om flera ärvärden och börvärden.
2. (4p) Förklara vad Figur 1 illustrerar!
Figur 1: Vad är detta?
3. (10p) Svara kort på följande frågor:
(a) Vad är en töjningsgivare? Nämn någon tillämpning där man kan utnyttja töjningsgivare. Nämn någon vanlig orsak till mätfel när man använder töjningsgivare samt hur felen kan motverkas/elimineras.
(b) Förklara kort hur ett digitalt reglersystem är uppbyggt!
(c) Varför använder man ibland 4 trådar för att mäta en resistans? Rita kopplingsschema.
(d) Vad är kaskadreglering och varför används det?
(e) Vad är framkoppling? Ge något exempel då framkoppling kan användas för att
få bättre reglering!
4. (6p) I Figur 2 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!
5. (6p) 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) (1p) Hur kan man på basen av figurerna avgöra att reglering uppenbarligen sker
med en digital regulator?
(b) (1p) Vad händer vid ca 20 minuter i figurerna?
(c) (1p) Vad verkar hända vid ca 40 minuter?
(d) (3p) 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?
Figur 2: Tre olika förslag för att reglera vätsketemperaturen med hjälp av en temperaturgivare och en flödesregulator.
Figur 3: Börvärde, ärvärde och styrsignal som funktion av tiden.
Figur 4: Samma som i Figur 3 men med en annan regulatorinställning.