KWALIFIKACJA ELM6 - STYCZEŃ 2020

PYTANIE NR 15.
W celu zmniejszenia czasu zdwojenia w układzie regulacji urządzenia mechatronicznego należy przeprowadzić zmiany nastaw w
Ilustracja przedstawia schemat blokowy układu regulacji, który jest typowy dla zagadnień związanych z mechatroniką,
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Czas zdwojenia Ti (czas całkowania) jest parametrem nastawczym regulatora PI/PID. Zmniejszając Ti, wzmacnia się działanie członu całkującego, co zwykle przyspiesza eliminację uchybu ustalonego. Nastawy Kp, Ti i Td zmienia się w bloku regulatora, a w typowym schemacie blokowym rolę regulatora pełni blok B1.

Pełne wyjaśnienie:

W typowym układzie regulacji ze sprzężeniem zwrotnym sygnał zadany Xz jest porównywany z sygnałem sprzężenia Xp w węźle sumacyjnym. Wynikiem porównania jest uchyb ε, który trafia na wejście regulatora. Regulator przetwarza uchyb na sygnał sterujący U, a ten działa na obiekt regulacji (np. silnik, zawór, grzałkę). Na obiekt mogą też wpływać zakłócenia Z. Wyjście obiektu Y jest mierzone/przetwarzane w torze sprzężenia zwrotnego i wraca jako Xp.

Czas zdwojenia Ti (często nazywany też czasem całkowania) jest jedną z nastaw regulatora PI/PID. Oznacza on parametr części całkującej: mniejszy Ti oznacza silniejsze i szybsze narastanie składowej całkującej, co zwykle skraca czas usuwania uchybu ustalonego. Jednocześnie zbyt mały Ti może pogarszać zachowanie dynamiczne (większe przeregulowanie, ryzyko oscylacji), dlatego strojenie zawsze jest kompromisem.

W schemacie z blokami B1, B2, B3:

  • B1 to regulator – miejsce, gdzie znajdują się i gdzie zmienia się nastawy Kp, Ti, Td.
  • B2 to obiekt regulacji – jego parametrów zwykle nie "nastawia się" w ramach strojenia PID; obiekt jest sterowany sygnałem U i reaguje na zakłócenia.
  • B3 to element pomiarowy/tor sprzężenia zwrotnego – odpowiada za przekształcenie wielkości wyjściowej Y do postaci sygnału Xp, ale nie jest miejscem nastaw Ti regulatora.

Dlatego, aby zmniejszyć czas zdwojenia Ti, należy zmienić nastawy w bloku B1.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?

  • Blok B2: zmiana Ti nie dotyczy obiektu, tylko algorytmu regulatora.
  • Równocześnie B1 i B2: Ti jest parametrem regulatora, więc "podwójna" zmiana nie ma sensu merytorycznego w standardowym modelu blokowym.
  • Równocześnie B2 i B3: ani obiekt, ani tor pomiarowy nie przechowują nastaw Ti regulatora PI/PID.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Ti to parametr części całkującej regulatora, często nazywany czasem całkowania. Opisuje "szybkość" narastania działania całkującego po skoku uchybu. Mniejszy Ti oznacza intensywniejsze całkowanie i zwykle szybszą likwidację uchybu ustalonego.
Zmniejszenie Ti wzmacnia wpływ członu całkującego, który dąży do usunięcia uchybu ustalonego. Dzięki temu błąd szybciej spada do zera. Trzeba jednak uważać, bo zbyt małe Ti może zwiększyć przeregulowanie i wywołać oscylacje.
Regulator to blok, na którego wejściu zwykle znajduje się uchyb ε, a na wyjściu sygnał sterujący U. Jeśli widzisz, że ε wchodzi do B1, a z B1 wychodzi U do obiektu, to B1 pełni funkcję regulatora (miejsce nastaw Kp, Ti, Td).
Uchyb ε to różnica między wartością zadaną Xz a wartością w sprzężeniu zwrotnym Xp (czyli tym, co układ "widzi" na wyjściu po pomiarze). Regulator przetwarza ε na sygnał sterujący U, aby zmniejszyć uchyb do zera lub do wartości minimalnej.
Nie. B2 to obiekt (np. napęd, proces), który jest sterowany sygnałem U i reaguje na zakłócenia Z. Nastawy Ti dotyczą algorytmu regulatora PI/PID, więc zmienia się je w bloku regulatora (na schemacie zwykle B1), a nie w samym obiekcie.
B3 to element pomiarowy lub przetwarzający w torze sprzężenia zwrotnego. Zamienia wielkość wyjściową Y na sygnał Xp porównywany z Xz w węźle sumacyjnym. B3 nie realizuje algorytmu PID, więc nie jest typowym miejscem nastaw Ti.
Zbyt małe Ti powoduje agresywne całkowanie: regulator szybko "nadrabia" uchyb, ale łatwo doprowadza do przeregulowania i oscylacji. W praktyce strojenie polega na szukaniu kompromisu między szybkością eliminacji błędu a stabilnością i gładkością odpowiedzi.
Typowy błąd to utożsamienie Ti z czasem ustalania odpowiedzi układu. Ti jest parametrem regulatora (nastawą), a czas ustalania jest cechą całego układu zamkniętego (regulator + obiekt + sprzężenie). Pytanie dotyczy miejsca zmiany nastawy, nie opisu dynamiki obiektu.
Najczęściej stroi się trzy nastawy: Kp (wzmocnienie proporcjonalne), Ti (czas całkowania/zdwojenia) oraz Td (czas różniczkowania/wyprzedzenia). Wszystkie te parametry znajdują się w regulatorze, bo opisują jego algorytm przetwarzania uchybu ε na sygnał U.
Najpierw ustal funkcje bloków: gdzie jest ε, gdzie wychodzi U, gdzie działa Z i gdzie wraca Xp. Następnie przypisz: regulator = nastawy (Kp, Ti, Td), obiekt = proces/napęd, B3 = pomiar. Wtedy pytanie o zmianę Ti automatycznie prowadzi do bloku regulatora.
info

Około 50% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Według specjalistów z branży: "Czas zdwojenia Ti (czas całkowania) jest parametrem nastawczym regulatora PI/PID."

Źródła:

  • Wikipedia (PL), "Regulator PID" – opis nastaw Kp, Ti, Td oraz roli czasu całkowania/zdwojenia, https://pl.wikipedia.org/wiki/Regulator_PID (dostęp: 2026-02-18)
  • Wikipedia (EN), "PID controller" – definicje członu P/I/D i wpływ parametrów na działanie regulatora, https://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller (accessed 2026-02-18)
  • Åström, K.J.; Murray, R.M., "Feedback Systems: An Introduction for Scientists and Engineers", rozdziały dot. sprzężenia zwrotnego i regulatorów, https://fbsbook.org/ (accessed 2026-02-18)

Materiały:

  • Podręcznik/kompendium z podstaw automatyki: schematy układów regulacji, pojęcie uchybu i sprzężenia zwrotnego
  • Materiały dydaktyczne z teorii regulatorów PI/PID (opis nastaw Kp, Ti, Td i ich wpływu na odpowiedź)
  • Ćwiczenia laboratoryjne: identyfikacja elementów pętli regulacji na schematach blokowych oraz strojenie PID na obiekcie symulacyjnym

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego