KWALIFIKACJA ELM5 - CZERWIEC 2019

PYTANIE NR 21.
Na rysunku przedstawiono odpowiedź skokową układu regulacji ciśnienia. Na jej podstawie można stwierdzić, że układ jest
Ilustracja przedstawia wykres odpowiedzi skokowej układu regulacji ciśnienia, co jest istotne w kontekście kwalifikacji
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Odpowiedź skokowa z oscylacjami może oznaczać układ stabilny, jeśli po zakłóceniu/wymuszeniu sygnał dąży do stałej wartości (stan ustalony). Gdy amplituda oscylacji nie narasta w czasie i przebieg nie "ucieka", nie ma rozbiegania — układ jest stabilny, lecz oscylacyjny (tłumiony).

Pełne wyjaśnienie:

Odpowiedź skokowa pokazuje, jak układ reaguje na nagłą zmianę wymuszenia (np. skok wartości zadanej). Na jej podstawie można ocenić dwie rzeczy: stabilność oraz to, czy przebieg ma oscylacje.

Stabilność w sensie praktycznym (dla takiego zadania egzaminacyjnego) oznacza, że po pewnym czasie wielkość regulowana nie rośnie bez ograniczeń, tylko dąży do stanu ustalonego (wartości stałej). Jeżeli przebieg "uspokaja się" i zbiega do poziomu końcowego, układ uznaje się za stabilny.

Oscylacje to wahania wokół wartości docelowej. Mogą występować zarówno w układach stabilnych, jak i niestabilnych:

  • W układzie stabilnym oscylacje są zwykle tłumione — amplituda kolejnych wahań maleje, a przebieg z czasem zbliża się do stałej.
  • W układzie niestabilnym oscylacje są narastające albo przebieg w ogóle nie dąży do wartości stałej (może "uciekać" w górę/dół).

Dlatego odpowiedź "stabilny, występują w nim oscylacje" jest poprawna wtedy, gdy na wykresie widać oscylacje, ale jednocześnie widać tendencję do ustalenia (brak rozbiegania).

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?

  • "niestabilny, występują w nim oscylacje" byłoby prawdziwe przy oscylacjach narastających lub braku zbieżności do stanu ustalonego. Sama obecność falowania nie przesądza o niestabilności.
  • "stabilny, nie występują w nim oscylacje" dotyczy przebiegu monotonicznego (bez przeregulowania i wahań). Jeśli na rysunku widać falowanie, ta odpowiedź odpada.
  • "niestabilny, nie występują w nim oscylacje" pasuje do przebiegów rozbieżnych monotonicznie (np. narastanie bez ograniczeń). To inny typ niestabilności niż oscylacyjna.

Wskazówka egzaminacyjna: najpierw oceń, czy sygnał w długim czasie dąży do stałej (stabilność), a dopiero potem zaznacz, czy po drodze występują wahania (oscylacje).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Odpowiedź skokowa to przebieg wielkości wyjściowej po nagłej zmianie wymuszenia (skoku), np. wartości zadanej. Pokazuje, jak szybko układ reaguje, czy ma przeregulowanie, oscylacje oraz czy osiąga stan ustalony.
Układ uznaje się za stabilny, gdy po skoku sygnał nie "ucieka" bez ograniczeń, tylko z czasem dąży do stałej wartości (stanu ustalonego). Nawet jeśli po drodze faluje, kluczowa jest zbieżność w długim czasie.
Oscylacje mogą wystąpić, gdy układ ma małe tłumienie (np. zachowuje się jak układ II rzędu). Jeśli tłumienie jest dodatnie, amplituda kolejnych wahań maleje, a układ mimo falowania wraca do równowagi, więc pozostaje stabilny.
Oscylacje tłumione to wahania, których amplituda maleje z czasem. W praktyce oznacza to, że układ ma tendencję do uspokojenia się i osiągnięcia stanu ustalonego. To typowy objaw stabilnego, ale "zbyt dynamicznego" strojenia.
O niestabilności mówimy wtedy, gdy oscylacje narastają (amplituda rośnie) albo układ nie dąży do stanu ustalonego. Wtedy każda kolejna reakcja jest większa, co w sterowaniu bywa skutkiem zbyt dużego wzmocnienia lub złej konfiguracji pętli.
Nie zawsze. Brak oscylacji często daje spokojny przebieg, ale może też oznaczać wolną odpowiedź (długi czas regulacji). W praktyce szuka się kompromisu między szybkością a przeregulowaniem i komfortem pracy układu, zależnie od obiektu.
Najczęściej: przeregulowanie, czas narastania, czas regulacji (ustalania), występowanie oscylacji oraz stabilność (zbieżność do wartości ustalonej). Czasem także uchyb ustalony, czyli różnicę między wartością końcową a zadaną.
Najpierw spójrz na "koniec" przebiegu: czy sygnał się uspokaja i dąży do stałej wartości. Dopiero potem oceń, czy po drodze występują wahania. Sama obecność falowania nie przesądza o niestabilności.
Np. w pneumatyce i hydraulice (stabilizacja ciśnienia w instalacji), w układach sprężarek, reduktorów i zaworów regulacyjnych, a także w automatyce procesowej. Rejestracja odpowiedzi skokowej pomaga dobrać nastawy i wykryć problemy.
Warto przećwiczyć rozpoznawanie typowych przebiegów: stabilny bez oscylacji, stabilny z oscylacjami tłumionymi, niestabilny z oscylacjami narastającymi oraz niestabilny rozbieżny monotonicznie. Pomaga też nauka pojęć: stan ustalony, tłumienie, przeregulowanie.
info

Około 51% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Odpowiedź skokowa z oscylacjami może oznaczać układ stabilny, jeśli po zakłóceniu/wymuszeniu sygnał dąży do stałej wartości (stan ustalony)."

Źródła:

  • Wikipedia: Step response — https://en.wikipedia.org/wiki/Step_response (dostęp: 2026-03-02)
  • Wikipedia: Stability theory — https://en.wikipedia.org/wiki/Stability_theory (dostęp: 2026-03-02)
  • Wikipedia: Damping — https://en.wikipedia.org/wiki/Damping (dostęp: 2026-03-02)

Materiały:

  • Skrypty lub podręczniki z podstaw automatyki: odpowiedź skokowa, stabilność, przeregulowanie, czas regulacji
  • Laboratoria/symulacje (np. modele 2. rzędu) pokazujące wpływ tłumienia na oscylacje
  • Notatki z zajęć o regulatorach (P/PI/PID) i wpływie nastaw na przebieg przejściowy

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego