KWALIFIKACJA ELM3 - STYCZEŃ 2013

PYTANIE NR 13.
Schemat blokowy przedstawia tor regulacji pojedynczej osi robota. Regulator prądu jest elementem przekształcającym
Ilustracja przedstawia schemat blokowy toru regulacji pojedynczej osi robota, co jest związane z kwalifikacjami zawodowymi w
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Regulator prądu pracuje w pętli wewnętrznej napędu i na podstawie uchybu prądu wyznacza sygnał sterujący, którym w praktyce jest zadanie napięcia (lub równoważne sterowanie przekształtnikiem), aby uzyskać żądany prąd twornika, a więc i moment.

Pełne wyjaśnienie:

W typowym torze regulacji osi robota stosuje się strukturę kaskadową: pętla położenia (zewnętrzna) wyznacza zadaną prędkość, pętla prędkości wyznacza zadaną wartość momentu, a pętla prądowa realizuje najszybszą regulację, bo prąd jest bezpośrednio związany z momentem napędowym.

Odpowiedź "wartość natężenia prądu twornika na wartość napięcia zasilającego twornik" jest poprawna, ponieważ regulator prądu przetwarza informację o prądzie (najczęściej uchyb: prąd zadany minus prąd mierzony) na wielkość sterującą toru mocy. W wielu modelach blokowych napędu tą wielkością sterującą jest właśnie napięcie przyłożone do twornika (albo sygnał równoważny: np. zadanie dla modulatora), które następnie realizuje przekształtnik.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne:

  • "wartość prędkości kątowej osi robota na wartość natężenia prądu twornika" – to opisuje raczej rolę regulatora prędkości, który często generuje zadanie prądu/momentu, a nie rolę regulatora prądu.
  • "wartość napięcia zasilającego twornika na wartość natężenia prądu twornika" – tak zachowuje się przede wszystkim obiekt regulacji (napęd/silnik z obwodem twornika), a nie regulator. Regulator nie jest "fizycznym przetwornikiem" napięcia na prąd, tylko algorytmem wyznaczającym sterowanie.
  • "wartość napięcia zasilającego twornik na wartość kąta wysterowania przekształtnika" – to pasuje do bloku modulatora/sterowania przekształtnikiem (np. wyznaczanie wypełnienia PWM lub kąta zapłonu), a nie do regulatora prądu jako elementu regulacji.

Wskazówka egzaminacyjna: rozpoznawaj, czy odpowiedź opisuje regulator (uchyb → sygnał sterujący), obiekt (sterowanie → odpowiedź fizyczna, np. prąd), czy modulator (sygnał sterujący → parametry sterowania elementów mocy).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Regulator prądu to element pętli sterowania, który porównuje prąd zadany z prądem mierzonym i wyznacza sygnał sterujący dla toru mocy. Jego celem jest szybkie uzyskanie żądanego prądu uzwojenia, a przez to kontrola momentu napędowego.
Prąd można mierzyć i korygować bardzo szybko, a jego zmiana bezpośrednio wpływa na moment silnika. Dlatego pętla prądowa działa wewnątrz układu i stabilizuje dynamikę napędu, zanim zadziałają wolniejsze pętle prędkości i położenia.
W modelu blokowym regulator prądu najczęściej wyznacza wartość napięcia (lub sygnał równoważny), które ma zostać zrealizowane przez przekształtnik. To napięcie powoduje zmianę prądu w uzwojeniu, aby osiągnąć wartość zadaną.
W wielu silnikach stosowanych w serwonapędach moment elektromagnetyczny jest wprost powiązany z prądem (w uproszczeniu: większy prąd = większy moment). Dlatego regulacja prądu jest praktycznie regulacją momentu i ma kluczowe znaczenie dla dynamiki osi.
Bo fizycznie silnik "zamienia" przyłożone napięcie na prąd, więc skojarzenie jest naturalne. Jednak w pytaniu chodzi o regulator (algorytm/element sterujący), a nie o obiekt. Regulator przetwarza uchyb prądu na sterowanie napięciem.
W strukturze kaskadowej pętla prędkości często przetwarza uchyb prędkości na wartość zadaną momentu lub prądu. Następnie pętla prądowa realizuje to zadanie szybko i dokładnie, dbając o ograniczenia i stabilność toru mocy.
Twornik to część maszyny elektrycznej, w której płynie prąd odpowiedzialny za wytworzenie momentu (w silniku DC jest to uzwojenie wirnika). W serwonapędach pojęcie bywa używane skrótowo dla obwodu, którego prąd jest regulowany w pętli momentu.
Regulator prądu ma zwykle wejścia: prąd zadany i prąd mierzony, a wyjście typu "zadanie napięcia" lub "sygnał sterujący". Modulator PWM przyjmuje sygnał sterujący i zamienia go na parametry sterowania tranzystorami (np. wypełnienie PWM).
Nie zawsze w sensie fizycznym, bo napięcie jest realizowane przez przekształtnik i modulację. Jednak w ujęciu blokowym często mówi się o "zadaniu napięcia", bo jest to wygodna wielkość pośrednia między regulatorem prądu a torem mocy.
Najczęstsze są pomyłki poziomów kaskady: przypisywanie funkcji regulatora prędkości regulatorowi prądu albo utożsamianie regulatora z obiektem (silnikiem). Drugi błąd to mieszanie roli regulatora z modulatorem przekształtnika (PWM/kąt wysterowania).
info

Statystycznie 28% uczniów zna prawidłową odpowiedź. bardzo trudne

Materiały:

  • Podręczniki z automatyki (regulacja kaskadowa, regulatory PI)
  • Materiały producentów serwonapędów (opisy pętli prądowej i prędkościowej)
  • Podstawy napędu elektrycznego (zależność momentu od prądu, rola twornika)

Aktualizacja pytania: 03.04.2026



Aktualizacja pytania: 03.04.2026
📡 Brak połączenia internetowego