KWALIFIKACJA ELM6 - STYCZEŃ 2022 (test 3)

PYTANIE NR 15.
W celu zmniejszenia czasu zdwojenia regulatora PI w układzie regulacji urządzenia mechatronicznego należy przeprowadzić zmiany nastaw
Ilustracja przedstawia schemat blokowy układu regulacji, który jest używany w kontekście egzaminu zawodowego dla technika
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Czas zdwojenia Ti jest nastawą członu całkującego regulatora PI, więc jego zmiana odbywa się w bloku regulatora. Na schemacie uchyb ε trafia do B1, a wyjście B1 (U) steruje obiektem B2, dlatego skrócenie Ti wymaga zmiany nastaw w B1, nie w B2 ani w B3.

Pełne wyjaśnienie:

Regulator PI (proporcjonalno-całkujący) składa się z dwóch części: członu proporcjonalnego opisanego wzmocnieniem Kp oraz członu całkującego opisanego m.in. czasem zdwojenia Ti. Parametr Ti określa "szybkość" narastania działania całkującego: im mniejszy Ti, tym szybciej regulator eliminuje uchyb ustalony. To jest klasyczna cecha nastaw regulatora, a nie cecha obiektu regulacji.

W typowym układzie regulacji z ujemnym sprzężeniem zwrotnym sygnał zadany Xz jest porównywany z sygnałem sprzężenia Xp w węźle sumacyjnym. Różnica tworzy uchyb ε, który jest wejściem regulatora. Na przedstawionym schemacie uchyb ε wchodzi bezpośrednio do bloku B1, a wyjście B1 jest sygnałem sterującym U podawanym na obiekt B2. Z kolei wyjście obiektu Y jest mierzone w torze pomiarowym B3, tworząc Xp wracające do węzła sumacyjnego. Taki układ bloków jednoznacznie wskazuje, że B1 pełni rolę regulatora.

Dlatego, aby zmniejszyć czas zdwojenia Ti regulatora PI, należy zmienić nastawy w B1:

  • "w bloku B1" – poprawnie, bo Ti jest parametrem regulatora PI.
  • "w bloku B2" – błędnie, ponieważ B2 to obiekt regulacji (proces). Można zmieniać jego parametry fizyczne, ale nie są to "nastawy regulatora PI".
  • "równocześnie bloków B1 i B2" – błędnie, bo pytanie dotyczy zmiany nastawy Ti (parametru regulatora); obiekt nie ma nastawy Ti regulatora.
  • "równocześnie bloków B2 i B3" – błędnie, bo B3 to tor pomiarowy (czujnik/przetwornik). Zmiana czujnika może wpływać na pomiar, ale nie jest zmianą Ti regulatora.

W praktyce zbyt duże zmniejszenie Ti może zwiększyć dynamikę układu kosztem przeregulowania lub oscylacji, dlatego strojenie wykonuje się świadomie (np. na podstawie odpowiedzi skokowej lub symulacji).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Ti to parametr członu całkującego w regulatorze PI. Określa, jak szybko narasta działanie całkowania przy utrzymującym się uchybie. Mniejsze Ti oznacza szybsze "dobudowywanie" sterowania, co zwykle szybciej usuwa uchyb ustalony.
Ti jest nastawą algorytmu regulacji (częścią regulatora PI). Obiekt regulacji ma własne parametry fizyczne (bezwładność, opóźnienie), ale nie ma "nastawy Ti regulatora". Dlatego strojenie Ti wykonuje się w bloku regulatora.
Regulator jest zwykle blokiem, do którego wchodzi uchyb ε z węzła sumacyjnego, a z którego wychodzi sygnał sterujący U do obiektu. Jeśli na rysunku ε trafia do B1, a B1 generuje U, to B1 jest regulatorem.
Uchyb ε to różnica między wartością zadaną (np. Xz) a wartością zmierzoną w sprzężeniu zwrotnym (np. Xp). To podstawowy sygnał informujący regulator, czy obiekt pracuje za wolno/za szybko albo za nisko/za wysoko względem zadania.
Nie zawsze. Zmniejszenie Ti zwykle przyspiesza likwidację uchybu ustalonego, ale zbyt małe Ti może powodować przeregulowanie, oscylacje i pogorszenie stabilności. Dlatego Ti dobiera się kompromisowo, obserwując odpowiedź układu na wymuszenia.
B2 to zwykle obiekt regulacji (proces), który przekształca sygnał sterujący U w wielkość wyjściową Y. Obiekt może być narażony na zakłócenia (np. Z). To nie jest miejsce zmiany nastaw PI, tylko element sterowany przez regulator.
B3 to tor pomiarowy (czujnik/przetwornik), który zamienia wielkość wyjściową Y na sygnał sprzężenia zwrotnego Xp. B3 wpływa na jakość pomiaru, ale nie przechowuje nastaw regulatora PI, więc nie zmienia się w nim parametru Ti.
Najczęściej myli się regulator z obiektem: wybiera się B2, bo tam widać zakłócenie Z lub wyjście Y. Innym błędem jest traktowanie czujnika B3 jako miejsca strojenia. Poprawna metoda to prześledzenie sygnału ε – on zawsze prowadzi do regulatora.
Ujemne sprzężenie zwrotne polega na odejmowaniu sygnału pomiaru od wartości zadanej. Dzięki temu, gdy wyjście rośnie za bardzo, uchyb maleje i regulator ogranicza sterowanie, a gdy wyjście spada, uchyb rośnie i regulator zwiększa sterowanie. To stabilizuje pracę układu.
Ćwicz rozpoznawanie bloków: regulator, obiekt i czujnik, oraz kierunki przepływu sygnałów (ε, U, Y, Xp). Zapamiętaj, że Kp i Ti są nastawami regulatora PI. Rozwiązuj też proste przykłady wpływu Ti na szybkość i oscylacje.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 53% zdających egzamin. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Czas zdwojenia Ti jest nastawą członu całkującego regulatora PI, więc jego zmiana odbywa się w bloku regulatora."

Źródła:

  • Wikipedia (PL), "Regulator PID" – sekcja dotycząca regulatora PI i członu całkującego: https://pl.wikipedia.org/wiki/Regulator_PID (dostęp: 2026-02-18)
  • Wikipedia (EN), "PID controller" – opis integral term i wpływu parametrów na dynamikę: https://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller (accessed 2026-02-18)
  • Wikipedia (PL), "Sprzężenie zwrotne" – ujemne sprzężenie zwrotne i ogólna idea pętli regulacji: https://pl.wikipedia.org/wiki/Sprz%C4%99%C5%BCenie_zwrotne (dostęp: 2026-02-18)

Materiały:

  • Materiały dydaktyczne z podstaw automatyki: pętla sprzężenia zwrotnego, regulator PI/PID
  • Instrukcje/poradniki doboru nastaw (np. metody Zieglera–Nicholsa, odpowiedź skokowa) w ujęciu ogólnym
  • Dokumentacje sterowników/napędów opisujące parametry PI (Kp, Ti) w menu nastaw

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego