Laboratorium nr 5 - szybkie prototypowanie, "targetowanie" i realizacja sterowania zdecentralizowanego

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Laboratorium nr 5 - szybkie prototypowanie, "targetowanie" i realizacja sterowania zdecentralizowanego"

Paweł Świątek
6 lat temu
Przeglądów:

1 Katda Inżyniii Systmów Stowania Automatyka - Zastosowania, mtody i nazędzia, pspktywy Sm. VII, AiR Laboatoium n 5 - szybki pototypowani, "tagtowani" i alizacja stowania zdcntalizowango Cl laboatoium: Stowani obiktm wilowymiaowym (2x2) w sposób scntalizowany i zdcntalizowany. Pzypomnini mtod stowania: od stanu i z spzężnim wpzód, wilowymiaowgo PI (Intgal Contol) i liniowo-kwadatowgo LQR (Lina-Quadatic Rgulato). Ralizacja stowana zdcntalizowango bz uwzględniania spzężń skośnych. Matiały pomocnicz i zadania Opacował: d inż. Jaosław Tanawski na podstawi obiktu z pacy inżyniskij p. Katazyny Godzkij "Stowani waunkami śodowiskowymi taium", WEiA, 211, opikun pacy: JT Gdańsk, listopad, 216.

Obikt stowania Rozpatywany jst obikt w postaci taium. Jst to zbionik wykonany z plxiglasu o wymiaach (długość x szokość x wysokość) 4x25x25 cm (ys. 1).

Obikt fizyczny - taium Do ogzwania zastosowano silikonowy kabl gzjny o długości 4m i oponości właściwj 48 Ω/m.

W clu zapwninia odpowidnich waunków wilgotnościowych w taium zastosowano ultadźwiękowy gnato pay. Rozwiązani taki pozwala uzyskać wilgotność względną sięgającą nawt 95%.

2 Obikt stowania Rozpatywany jst obikt w postaci taium. Jst to zbionik wykonany z plxiglasu o wymiaach (długość x szokość x wysokość) 4x25x25 cm (ys. 1). W clu zapwninia podstawowj cykulacji powitza wykonan zostały dwa otwoy wntylacyjn jdn z pzodu, dugi w pokywi. Rys. 1. Obikt fizyczny - taium Do ogzwania zastosowano silikonowy kabl gzjny o długości 4m i oponości właściwj 48 Ω/m. Zasilany jst on napięcim siciowym, natomiast w clu uzyskania ciągłj gulacji tmpatuy zbudowany został układ umożliwiający pogamową gulację PWM. W clu zapwninia odpowidnich waunków wilgotnościowych w taium zastosowano ultadźwiękowy gnato pay. Rozwiązani taki pozwala uzyskać wilgotność względną sięgającą nawt 95%. Uządzni zasilan jst napięcim 24 VDC dostaczanym pzz osobny zasilacz siciowy. Poniważ zastosowany posty nawilżacz ni daj możliwości gulacji wydajności pay wodnj, stowani nim odbywa się w tybi dwustanowym. Do pomiau tmpatuy zastosowany został cyfowy czujnik DS18B2+ z intfjsm 1-Wi (ys. 3). Zaks pomiaowy to -55 do 125ºC, natomiast wynik podawany jst z dokładnością do,5ºc. Użytkownik ma możliwość wybou ozdzilczości pacy lmntu z zaksu od 9 do 12 bitów. Do pomiau poziomu wilgotności w zbioniku zastosowano czujnik SHT71 fimy SENSIRION (ys. 4). Umożliwia on odczyt wilgotności z ozdzilczością za ówno 8 jak i 12 bitów oaz tmpatuy na 12 bitach. Pomia tmpatuy wykonywany jst w clu kokcji watości zmizonj wczśnij wilgotności. Rys. 2. Czujnik tmpatuy DS18B2+ Rys. 3. Czujnik wilgotności SHT71

3 Idntyfikacja własności dynamicznych obiktu Wyniki badań obiktu wykazały wpływ tmpatuy na wilgotność i odwotni. W clu uwzględninia intakcji pzpowadzona została idntyfikacja dla modlu wilowymiaowgo, któgo schmat obazuj ysunk 4. To stowania WE1-WY1 odpowiada tmpatuz, natomiast WE2-WY2 wilgotności. G11 G22 G12 G21 s s s s s s 41.6s s s 7.64s 2s 2.43s Rys. 4. Schmat blokowy układu wilowymiaowgo Pocs idntyfikacji modlu wilowymiaowgo umożliwia zapisani tansmitancji opatoowj oaz ównań stanu w postaci: G s s s 41.6s 2s s s 2.43s 7.64s x t Axt But t y Cx t.6828 A B C D

4 Stowani wilowymiaow od stanu z spzężnim wpzód: (Fdfowad Stat Fdback) Pawo stowania z spzężnim od stanu Stat Fdback oaz z spzężnim Fdfowad od watości zadanj c zad okślon jst zalżnością: u zad t u t Fxt Na jgo podstawi zbudowany został modl w pogami MATLAB Simulink pzdstawiony na ysunku 5. Rys. 5. Schmat gulacji Fdfowad - Stat Fdback modlu wilowymiaowgo Widoczn na powyższym ysunku wzmocninia A, B, C odpowiadają pzdstawionym wczśnij macizom ównania stanu badango obiktu. F jst macizą wzmocniń powstałą w wyniku lokowania doświadczalni dobanych watości bigunów. Następni wyznaczan jst wzmocnini wjściow układu F. Poniższy fagmnt m-pliku pzdstawia opisan pzkształcnia. A=[ ; ; ; ]; B=[.25 ; 1 ;.125; 2]; C=[ ; ]; D=[ ; ]; %maciz wzmocnin dla bigunow p p=[-.4;-.5;-.1;-.1]; F=plac(A,B,p); %wzmocnini wjsciow ukladu F A1=A-(B*F); ob=ss(a1,b,c,d); G=dcgain(ob); F=inv(G);

5 Stowani wilowymiaow od stanu z działanim całkującym: (Intgal Contol) Rgulacja Intgal Contol opia się na ozszzniu stanu obiktu. Zjawisko to polga na wpowadzniu zminnj stanu całkowania, któa infomuj o jakości wjścia u t : x I xi xi xi,1,2,dimc Dla obiktu ozszzongo otzymujmy więc ównani stanu: x A E B M I W zad t x t ut c t zt Pawo stowania Intgal Contol okślon jst zalżnością: gdzi: t u t K x t K K Kx - stat fdback od stanu obiktu t t t x oz Kxt K xi t x, I K x - stat fdback od stanu całkowgo obiktu I Pozwala ono na zbudowani modlu symulacyjngo pzdstawiongo na ysunku 5. Rys. 6. Schmat gulacji Intgal Contol modlu wilowymiaowgo Poszczgóln wzmocninia pzdstawion na ysunku 6 wyznaczan są popzz wczśnijsz wykonani polcń:

6 A=[ ; ; ; ]; B=[.25 ; 1 ;.125; 2]; C=[ ; ]; D=[ ; ]; %wyznaczni macizy ozszzonych A = [A zos(4,2); C zos(2)]; B = [B ; zos(2)]; %lokowani bigunów p=[-.2;-.2;-.2;-.1;-.9;-.3] K_oz=plac(A,B,p) %wyznaczni stat fdback od stanu obiktu i od stanu całkowgo obiktu K=K_oz(:,1:4); K=K_oz(:,5:6); W tn sposób uzyskujmy: A A C B.25 1 B K oz K K

7 Stowani wilowymiaow od stanu - gulato LQR Istotą gulacji optymalnj z kwadatowym wskaźnikim jakości LQR jst okślni takij macizy spzężnia oda stanu, któa pozwoli na zminimalizować funkcję okśloną poniższą zalżnością: V T T x t Qxt u t Rut Maciz Q oaz R pozwalają okślić, któ zminn stanu i stowania są mnij lub badzij istotn w pocsi gulacji. W badanym pzykładzi są to maciz diagonaln o ozmiaach odpowidnio: 4x4 oaz 2x2. Poniższy fagmnt m-pliku pzdstawia ustalon wagi dla macizy Q i R oaz wyznaczni optymalngo położnia bigunów w układzi. % maciz wag Q i R oaz wyznaczni optymalngo położnia bigunów Q = [1 ; 4 ; 1 ; 5]; R = [2 ; 1]; [F, P, p] = lq(a, B, Q, R); W tn sposób uzyskano następując położni bigunów: p ;.68; ;.119

8 Schmat stowania wilowymiaowgo scntalizowango Rgulato wilowymiaowy Schmat stowania zdcntalizowango bz wymiany infomacji PID TEMP PID WILG Zadania 1. Zbuduj modl symulacyjny czasu zczywistgo obiktu stowania 2. Zalizuj stowani zdcntalizowango bz wymiany infomacji z wykozystanim dwóch óżnych uządzń i mtod szybkigo pototypowania 3. Zapoponuj tajktoi fncyjn i miaę jakości stowania dla obiktu wilowymiaowgo 4. Dokonaj stowania od stanu stat fdback + fdfowad, intgal contol i LQR 5. Poównaj opacowan w punkci 3 wskaźniki jakości dla każdj z mtod 6. Skomntuj uzyskan wyniki. Czy dla każdgo obiktu wilowymiaowgo możliw jst zapzntowan podjści do stowania zdcntalizowango? 7. Kidy możmy mówić o stowaniu wiloagntowym?

Podobne dokumenty

Ćw. 4 SprzęŜenie zwrotne

Ćw. 4 SprzęŜenie zwrotne Ćw. 4 SpzęŜni zwotn 1. Cl ćwicznia Clm ćwicznia jst uguntowani wiadomości dotyczącyc lmntanj toii spzęŝnia zwotngo w układac lktonicznyc. 2. Wymagan infomacj Budowa wzmacniacza tanzystoowgo i jgo paamty