Laboratorium z Podstaw Automatyki. Laboratorium nr 4. Działanie układu automatycznej regulacji. Rodzaje regulatorów.

Podobne dokumenty
Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania. Podstawy Automatyki

Politechnika Gdaska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inynierii Systemów Sterowania. Podstawy Automatyki.

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA im. Jar osława Dąbr owskiego ZAKŁAD AWIONIKI I UZBROJENIA LOTNICZEGO

Korekcja liniowych układów regulacji automatycznej

Laboratorium Pomiarów i Automatyki w Inżynierii Chemicznej Regulacja Ciągła

Symulator układu regulacji automatycznej z samonastrajającym regulatorem PID

AUTOMATYKA I STEROWANIE W CHŁODNICTWIE, KLIMATYZACJI I OGRZEWNICTWIE L3 STEROWANIE INWERTEROWYM URZĄDZENIEM CHŁODNICZYM W TRYBIE PD ORAZ PID

Proces narodzin i śmierci

Laboratorium Metod i Algorytmów Sterowania Cyfrowego

Podstawy Automatyki. Wykład 6 - Miejsce i rola regulatora w układzie regulacji. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Sterowanie Procesami Ciągłymi

Automatyka i Regulacja Automatyczna Laboratorium Zagadnienia Seria II

ZAGADNIENIE W POSTACI OGÓLNEJ

Rys Schemat blokowy obiektu regulacji

Politechnika Warszawska Instytut Automatyki i Robotyki. Prof. dr hab. inż. Jan Maciej Kościelny PODSTAWY AUTOMATYKI

BADANIE ZMIAN GĘSTOŚCI CIEKŁYCH MIESZANIN W FUNKCJI STĘŻENIA I TEMPERATURY PRZY UŻYCIU DENSYMETRU MAGNETYCZNEGO

INSTRUKCJA Regulacja PID, badanie stabilności układów automatyki

Implementacja rozmytych systemów wnioskujących w zdaniach regulacji

1. Regulatory ciągłe liniowe.

Podstawy Automatyki. Wykład 9 - Dobór regulatorów. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Regulatory o działaniu ciągłym P, I, PI, PD, PID

Automatyzacja. Ćwiczenie 9. Transformata Laplace a sygnałów w układach automatycznej regulacji

Politechnika Warszawska Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Instytut Podstaw Budowy Maszyn Zakład Mechaniki

Zarządzanie ryzykiem w przedsiębiorstwie i jego wpływ na analizę opłacalności przedsięwzięć inwestycyjnych

Automatyka i sterowania

Regulator P (proporcjonalny)

Instrukcja do ćwiczenia 6 REGULACJA TRÓJPOŁOŻENIOWA

Kier. MTR Programowanie w MATLABie Laboratorium

Badanie energetyczne płaskiego kolektora słonecznego

Rozwiązywanie zadań optymalizacji w środowisku programu MATLAB

WYDZIAŁ PPT / KATEDRA INŻYNIERII BIOMEDYCZNEJ D-1 LABORATORIUM Z AUTOMATYKI I ROBOTYKI Ćwiczenie nr 4. Badanie jakości regulacji dwupołożeniowej.

Laboratorium nr 3. Projektowanie układów automatyki z wykorzystaniem Matlaba i Simulinka

TRANZYSTOR BIPOLARNY CHARAKTERYSTYKI STATYCZNE

Dobór parametrów regulatora - symulacja komputerowa. Najprostszy układ automatycznej regulacji można przedstawić za pomocą

Podstawy Automatyki. Wykład 7 - Jakość układu regulacji. Dobór nastaw regulatorów PID. dr inż. Jakub Możaryn. Instytut Automatyki i Robotyki

SIMATIC S Regulator PID w sterowaniu procesami. dr inż. Damian Cetnarowicz. Plan wykładu. I n t e l i g e n t n e s y s t e m y z e

4. Właściwości eksploatacyjne układów regulacji Wprowadzenie. Hs () Ys () Ws () Es () Go () s. Vs ()

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

7.2.2 Zadania rozwiązane

LABORATORIUM PODSTAW AUTOMATYKI

II. STEROWANIE I REGULACJA AUTOMATYCZNA

Laboratorium ochrony danych

REGULATORY W UKŁADACH REGULACJI AUTOMATYCZNEJ

5. CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWE

Realizacje regulatorów PID w sterownikach PLC Siemens S7-1200

WYDZIAŁ PPT / KATEDRA INŻYNIERII BIOMEDYCZNEJ D-1 LABORATORIUM Z MIERNICTWA I AUTOMATYKI Ćwiczenie nr 7. Badanie jakości regulacji dwupołożeniowej.

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Projekt 6 6. ROZWIĄZYWANIE RÓWNAŃ NIELINIOWYCH CAŁKOWANIE NUMERYCZNE

Zastosowanie Robotyki w Przemyśle

1. Definicje podstawowe. Rys Profile prędkości w rurze. A przepływ laminarny, B - przepływ burzliwy. Liczba Reynoldsa

Warszawa, 28 stycznia 2017 r., Blok tematyczny II Sztuczne sieci neuronowe (środowisko MATLAB i Simulink z wykorzystaniem Neural Network Toolbox),

Politechnika Warszawska Instytut Automatyki i Robotyki. Prof. dr hab. inż. Jan Maciej Kościelny PODSTAWY AUTOMATYKI

1. POJĘCIA PODSTAWOWE I RODZAJE UKŁADÓW AUTOMATYKI

Podstawy Automatyki. Wykład 7 - obiekty regulacji. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Laboratorium z podstaw automatyki

Układ regulacji ze sprzężeniem zwrotnym: - układ regulacji kaskadowej - układ regulacji stosunku

Badania suwnicy pomostowej natorowej dwudźwigarowej

Automatyka i robotyka

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY KATEDRA AUTOMATYKI I ELEKTRONIKI. Badanie układu regulacji dwustawnej

Badanie wpływu parametrów korektora na własności dynamiczne układu regulacji automatycznej Ćwiczenia Laboratoryjne Podstawy Automatyki i Automatyzacji

Studia stacjonarne, II stopień, sem.1 Laboratorium Techniki Świetlnej

Realizacja regulatorów analogowych za pomocą wzmacniaczy operacyjnych. Instytut Automatyki PŁ

Automatyka i sterowanie w gazownictwie. Regulatory w układach regulacji

Automatyka w inżynierii środowiska. Wykład 1

Regulator PID w sterownikach programowalnych GE Fanuc

Grupa: Elektrotechnika, wersja z dn Studia stacjonarne, II stopień, sem.1 Laboratorium Techniki Świetlnej

Wykład nr 1 Podstawowe pojęcia automatyki

PAiTM. materiały uzupełniające do ćwiczeń Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych studia inżynierskie prowadzący: mgr inż.

Materiały do laboratorium Projektowanie w systemach CAD-CAM-CAE. 1. Wprowadzenie do metody elementów skończonych

Temat: Operacje elementarne na wierszach macierzy

w.solnik, z.zajda Sieci przemysłowe Profibus DP i MPI w automatyce 1

Automatyka i pomiary wielkości fizykochemicznych. Instrukcja do ćwiczenia VI Dobór nastaw regulatora typu PID metodą Zieglera-Nicholsa.

Statystyczne metody przetwarzania danych

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Obiekt. Obiekt sterowania obiekt, który realizuje proces (zaplanowany).

Inteligentnych Systemów Sterowania

UWAGA 2. Wszystkie wyniki zapisywać na dysku Dane E: (dotyczy symulacji i pomiarów rzeczywistych)

Elementy układu automatycznej regulacji (UAR)

WikiWS For Business Sharks

PARAMETRY ELEKTRYCZNE CYFROWYCH ELEMENTÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH

ELEMENTY AUTOMATYKI PRACA W PROGRAMIE SIMULINK 2013

Zaawansowane metody numeryczne Komputerowa analiza zagadnień różniczkowych 1. Układy równań liniowych

STEROWANIE MASZYN I URZĄDZEŃ I. Laboratorium. 8. Układy ciągłe. Regulator PID

Podstawy Automatyki. Wykład 4 - algebra schematów blokowych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

KOMPUTEROWY MODEL UKŁADU STEROWANIA MIKROKLIMATEM W PRZECHOWALNI JABŁEK

WSPOMAGANE KOMPUTEROWO POMIARY CZĘSTOTLIWOŚCI CHWILOWEJ SYGNAŁÓW IMPULSOWYCH

P 1, P 2 - wektory sił wewnętrznych w punktach powierzchni F wokół punktu A

Rys. 1 Otwarty układ regulacji

Automatyka i robotyka ETP2005L. Laboratorium semestr zimowy

Politechnika Warszawska Instytut Automatyki i Robotyki. Prof. dr hab. inż. Jan Maciej Kościelny PODSTAWY AUTOMATYKI

PODSTAWY AUTOMATYKI I MIERNICTWA PRZEMYSŁOWEGO Laboratorium 3 Regulatory PID i ich strojenie, Regulacja dwupołożeniowa

Podstawy Automatyki. Wykład 4 - algebra schematów blokowych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

1. Wstęp. Grupa: Elektrotechnika, wersja z dn Studia stacjonarne, II stopień, sem.1 Laboratorium Techniki Świetlnej

PODSTAWY AUTOMATYKI. MATLAB - instrukcje i funkcje zewnętrzne. Grafika w Matlabie. Wprowadzenie do biblioteki Control System Toolbox.

Politechnika Warszawska Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Instytut Podstaw Budowy Maszyn Zakład Mechaniki

Politechnika Warszawska Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Instytut Podstaw Budowy Maszyn Zakład Mechaniki

III. Przetwornice napięcia stałego

Ćwiczenie 4 - Badanie charakterystyk skokowych regulatora PID.

XXX OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP III Zadanie doświadczalne

Transkrypt:

. Cele ćwczena Laboratorum nr 4 Dzałane ukłau automatycznej regulacj. ozaje regulatorów. zaoznane sę z buową załanem ukłau regulacj, zaoznane sę z różnym strukturam regulatorów, obór arametrów regulatorów ocena jakośc regulacj, symulacja załana ukłau regulacj w Matlabe Smulnku.. Wrowazene teoretyczne Ukłay automatycznej regulacj są to najczęścej ukłay zamknęte racujące z wykorzystanem ujemnego srzężena zwrotnego. Strukturę takego ukłau okazano onżej: egulator z zaający Z (s) w - Ukła formujący (s) wykonawczy W (s) Obekt regulacj O (s) e u x y z omarowy P (s) w wartość zaana, e sygnał błęu, Zaane ukłau regulacj: lm lm( ) 0 u sygnał regulujący, e( t) w( t) y( t) x sygnał sterujący, y sygnał regulowany t t wykonawczy rzenos sygnał sterujący na obekt. Do tych elementów zalczamy elementy nastawcze (n. zawory zasuwy) oraz wykonawcze (n. słownk). Czujnk omarowy okonuje omaru welkośc wyjścowej. Sygnał z czujnka najczęścej trzeba jeszcze ooweno rzekształcć rzy wykorzystanu rzetwornków omarowych (oasowują stanary sygnałów). W skła regulatora wchoz: ukła formujący sygnał (algorytm załana regulatora) najczęścej tyu PID, węzeł sumacyjny. egulator wytwarza sygnał sterujący elementem wykonawczym. W regulatorze nastęuje: orównane aktualnej wartośc wyjścowej z wartoścą zaaną (określene uchybu regulacj), wytworzene sygnału sterującego wg określonego algorytmu o wartośc zależnej o wartośc uchybu regulacj czasu wystęowana uchybu oraz szybkośc jego zman.

Transmtancją regulatora jest stosunek: U () s E ( s) () s Wyróżnamy nastęujące rozaje regulatorów: roorcjonalny (P) ( s ) całkujący (I) ( s ) T s s roorcjonalno-całkujący (PI) roorcjonalno-różnczkujący (PD) ( s ) + T s T s ( s ) ( + T s), ( s ) + Ts + roorcjonalno-całkująco-różnczkujący (PID) ( s ) + + T s, T s ( s ) + T s T s + Ts + gze: - wsółczynnk wzmocnena P 00% - zakres roorcjonalnośc T - czas zwojena T - czas wyrzezena Stałe, T, T wystęujące w owyższych wzorach należy uważać za ające sę nastawć w regulatorze w ewnych zakresach. Czas zwojena T wyraża ntensywność załana całkującego. Nazwa czas zwojena znajuje uzasanene na wykrese charakterystyk skokowej regulatora tyu PI. W chwl t 0, skłaowa załana całkującego regulatora jest równa skłaowej załana roorcjonalnego. Stała czasowa T czas wyrzezena, określa załane różnczkujące regulatora. Dzęk załanu różnczkowemu regulator może barzo slne reagować już na małe zmany uchybu regulacj e(t), urzeza węc alszy sozewany wzrost uchybu rzez oowene ozaływane na obekt regulacj.

Ogólna struktura ealnego regulatora PID okazana jest na onższym rysunku: Wyróżnamy nastęujące własnośc eksloatacyjne regulatorów: Czas regulacj - t r Jest to najkrótszy czas o uływe którego wartość oowez ukłau ne różn sę o swej wartośc ustalonej węcej nż o zaaną wartość ochylena regulacj r Błą statyczny - c s Δcm Przeregulowane - k 00% Δc m0 Δc m Δr Δc m0 c s t r t Symulację załana ukłau regulacj można rzerowazć wykorzystując funkcję lsm lsm ( A, B, C, D, u, t, x0) lsm (L, M, u, t) Funkcja ta symuluje załane ukłau cągłego osanego równanam stanu lub transmtancją la określonych rzez użytkownka rzebegów sterowań. Parametr u wnen zawerać werszam wektory sterowań la kolejnych chwl czasu określonych w wektorze t; stą lczba werszy macerzy u mus być równa lczbe elementów wektora czasu t. Dla ukłau określonego równanam stanu można oatkowo określć warunk oczątkowe - arametr x0. Ostęy męzy kolejnym chwlam czasu muszą być równe. Istneje możlwość zaamętana wynków symulacj w macerzach, które muszą zostać oane jako arametry wyjścowe: [Y, X] lsm (A, B, C, D, u, t) [Y, X] lsm (L, M) gze Y X zawerają ooweno rzebeg wyjść stanów 3

Przykła. Nasać funkcję symulującą załane ukłau regulacj rzestawonego na onższym rysunku, rzy rostokątnej zmane sygnału wartośc zaanej w. w e r k o ( + Ts) 3 - y Należy rzyjąć, że: r 4, k o, T. Oblczamy transmtancję ukłau zamknętego: z () s Do rozwązana używamy funkcj lsm: functon symul r k o 3 3 ( + Ts) + k 8s + s + 6s + 5 fgure('name','symulacja ukłaów ynamcznych','num','off','menu','none',... 'Unts','centm','Pos',[.5,,8,]); r o 4 L [4]; M [8 6 5]; t [0:0.:0]; u(t*5+) ones(sze(t)); u(60:0) -ones(,60); [y,x] lsm(l,m,u,t); % Parametry moelu w ostac transmtancj % Wektor czasu % Wektor sterowań % j.w. % Symulacja załana ukłau lot(t,u,'r',t,y,'g') % Przestawene wynków symulacj na wykrese xlabel('czas (sek)') ylabel('amltua') ttle('sterowane ooweź ukłau') legen('sterowane','ooweź'), gr.5 Sterowane ooweź ukłau sterowane ooweź 0.5 Amltua 0-0.5 - -.5-0 0 40 60 80 00 0 Czas (sek) 4

3. Przebeg ćwczena 3.. Wykorzystując aket Matlab/Smulnk zbuować ukła automatycznej regulacj, zawerający struktury regulatorów P, PI PID oraz zbaać wływ arametrów regulatorów (wzmocnena stałych czasowych) na charakterystyk czasowe różnych obektów regulacj (nercyjny, różnczkujący, całkujący, oscylacyjny). 3.. Dla oanych obektów obrać tak regulator, aby czas regulacj był najkrótszy: a) () s s + b) () s s + s + 0.8 c) () s 0.8s +.8s + 3.3. Dla oanych ukłaów wyznaczyć czas regulacj, rzeregulowane oraz błą statyczny, a nastęne tak obrać regulator aby zmnejszyć rzeregulowane:.5 a) () s s + s + 0 b) () s 3 s + s + s + 3.4. Wykorzystując funkcję lsm zasymulować załane ukłau regulacj z rzykłau -go, rzy skokowym rzyrośce wartośc zaanej w z wartośc na.5 4. Srawozane z rzebegu ćwczena Na ostawe rzerowazonych ćwczeń należy rzygotować srawozane, które ownno zawerać schematy zrealzowanych na zajęcach ukłaów regulacj z okazanem wływu arametrów regulatorów na charakterystyk obektów regulacj, rzebeg z symulacj załana ukłau regulacj oraz wnosk końcowe. Lteratura [] Brzózka J., Ćwczena z Automatyk w MATLABIE SIMULINU, Wyawnctwo Mkon, Warszawa 997 [] owal J. - Postawy Automatyk, Uczelnane Wyawnctwa Naukowo-Dyaktyczne AH, raków 003 [3] Zalewsk A., Cegeła., MATLAB: oblczena numeryczne ch zastosowana, Wyawnctwo Nakom, Poznań 996 5