Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

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

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

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

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych. Sterowanie odbiornikiem hydraulicznym z rozdzielaczem typu Load-sensing

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Urządzenia nastawcze

PODSTAWY AUTOMATYKI IV. URZĄDZENIA GRZEJNE W UKŁADACH AUTOMATYCZNEJ REGULACJI

Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska Katedra Ciepłownictwa. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

SYSTEMY ENERGETYKI ODNAWIALNEJ

Zajęcia laboratoryjne

Automatyka i sterowania

Laboratorium. Hydrostatyczne Układy Napędowe

Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska Katedra Ciepłownictwa. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

Ćwiczenie Nr 2. Temat: Zaprojektowanie i praktyczna realizacja prostych hydraulicznych układów sterujących i napędów

Ćwiczenie 1. Badanie aktuatora elektrohydraulicznego. Sterowanie Napędów Maszyn i Robotów Przemysłowych - laboratorium. Instrukcja laboratoryjna

MECHANIKA PŁYNÓW LABORATORIUM

Wykład nr 1 Podstawowe pojęcia automatyki

Instrukcja do ćwiczenia 6 REGULACJA TRÓJPOŁOŻENIOWA

Dlaczego pompa powinna być "inteligentna"?

Laboratorium. Hydrostatyczne Układy Napędowe

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych Napęd hydrauliczny

Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska Katedra Ciepłownictwa. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

II. STEROWANIE I REGULACJA AUTOMATYCZNA

MECHANIKA PŁYNÓW Płyn

INSTYTUT INŻYNIERII ŚRODOWISKA ZAKŁAD GEOINŻYNIERII I REKULTYWACJI ĆWICZENIE NR 4 OKREŚLENIE WSPÓŁCZYNNIKA STRAT LOEKALNYCH

Elementy układu automatycznej regulacji (UAR)

Zajęcia laboratoryjne

AUTOMATYKA I POMIARY LABORATORIUM - ĆWICZENIE NR 15 WYMIENNIK CIEPŁA CHARAKTERYSTYKI DYNAMICZNE

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

Politechnika Gdańska

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

Ćwiczenie 1b. Silnik prądu stałego jako element wykonawczy Modelowanie i symulacja napędu CZUJNIKI POMIAROWE I ELEMENTY WYKONAWCZE

Wojskowa Akademia Techniczna Katedra Pojazdów Mechanicznych i Transportu

prędkości przy przepływie przez kanał

PL B1. Politechnika Warszawska,Warszawa,PL BUP 25/03. Mateusz Turkowski,Warszawa,PL Tadeusz Strzałkowski,Warszawa,PL

Modele matematyczne procesów, podobieństwo i zmiana skali

Układy zasilania samochodowych silników spalinowych. Bartosz Ponczek AiR W10

Ćwiczenie EA1 Silniki wykonawcze prądu stałego

OPTYMALNE PARAMETRY PRACY INSTALACJI zapewniające uzyskanie największego efektu ekologicznego i ekonomicznego

Katedra Techniki Cieplnej

Sterowanie pracą reaktora chemicznego

Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 1. Połączenia szeregowe oraz równoległe elementów RC

Ćwiczenie laboratoryjne Parcie wody na stopę fundamentu

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Badanie przepływomierzy powietrza typu LMM i HFM

Aerodynamika i mechanika lotu

Temat: Systemy do precyzyjnej regulacji temperatury w obiektach chłodzonych o dużej i małej pojemności cieplnej.

Zajęcia laboratoryjne

Mechatronika i inteligentne systemy produkcyjne. Sensory (czujniki)

POMIARY CIEPLNE KARTY ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH V. 2011

Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska Katedra Ciepłownictwa. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Wydział Mechaniczny Katedra Techniki Cieplnej

Przekształcanie schematów blokowych. Podczas ćwiczenia poruszane będą następujące zagadnienia:

Ćwiczenie 1. Symulacja układu napędowego z silnikiem DC i przekształtnikiem obniżającym.

POMIAR NATĘŻENIA PRZEPŁYWU

Henryk Bieszk. Odstojnik. Dane wyjściowe i materiały pomocnicze do wykonania zadania projektowego. Gdańsk H. Bieszk, Odstojnik; projekt 1

dr inż. Piotr Pawełko / Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia patrz punkt 6!!!

POLITECHNIKA POZNAŃSKA KATEDRA STEROWANIA I INŻYNIERII SYSTEMÓW

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

ĆWICZENIE WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYK POMPY WIROWEJ

WYZNACZENIE WSPÓŁCZYNNIKA OPORU LINIOWEGO PRZEPŁYWU LAMINARNEGO

Przetwornik Magnesense 2

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, INSTYTUT INŻYNIERII BIOMEDYCZNEJ I POMIAROWEJ LABORATORIUM POMIARÓW WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH I-21

WYDZIAŁ MECHANICZNY Katedra Budowy i Eksploatacji Maszyn specjalność: konstrukcja i eksploatacja maszyn i pojazdów

INSTRUKCJA Regulacja PID, badanie stabilności układów automatyki

PODSTAWY AUTOMATYKI. Analiza w dziedzinie czasu i częstotliwości dla elementarnych obiektów automatyki.

Ćwiczenie nr 1 Wyznaczanie charakterystyki statycznej termostatycznego zaworu rozprężnego

Pomiar wielkości nieelektrycznych: temperatury, przemieszczenia i prędkości.

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania KOMPUTEROWE SYSTEMY STEROWANIA (KSS)

Temat /6/: DYNAMIKA UKŁADÓW HYDRAULICZNYCH. WIADOMOŚCI PODSTAWOWE.

Zajęcia laboratoryjne

J. Szantyr Wykład nr 27 Przepływy w kanałach otwartych I

Ćwiczenie 3 Badanie własności podstawowych liniowych członów automatyki opartych na biernych elementach elektrycznych

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Hydrostatyczne Układy Napędowe Laboratorium

Metoda Elementów Skończonych

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

Regulator wydajnoœci RW

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania KOMPUTEROWE SYSTEMY STEROWANIA (KSS)

Zarządzanie systemem rozproszonych źródeł i magazynów energii na przykładzie Centrum Energii Odnawialnej w Sulechowie

Zadanie 1. Zadanie 2.

Politechnika Poznańska Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania Podstawy Automatyki laboratorium

Wprowadzenie. Napędy hydrauliczne są to urządzenia służące do przekazywania energii mechanicznej z miejsca jej wytwarzania do urządzenia napędzanego.

Grupa 1 1.1). Obliczyć średnicę zastępczą przewodu o przekroju prostokątnym o długości boków A i B=2A wypełnionego wodą w 75%. Przewód ułożony jest w

USTAWNIK TOLERUJĄCY USZKODZENIA TORU SPRZĘśENIA ZWROTNEGO

Zawór kontroli i ograniczenia natężenia przepływu

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wyznaczanie ciepła właściwego cieczy metodą kalorymetryczną

Regulacja dwupołożeniowa.

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Realizacje regulatorów PID w sterownikach PLC Siemens S7-1200

FIZYKA KLASA 7 Rozkład materiału dla klasy 7 szkoły podstawowej (2 godz. w cyklu nauczania)

5 05: OBWODY ELEKTRYCZNE UKŁADÓW ROZRUCHU I ZASILANIA SILNIKA SPALINOWEGO, WYKONYWANIE POMIARÓW I OCENA STANU TECHNICZNEGO.

ZADANIE 28. Wyznaczanie przewodnictwa cieplnego miedzi

Pneumatyczne, elektryczne i elektrohydrauliczne siłowniki do zaworów regulacyjnych i klap

Instrukcja obsługi SPEED CONTROL. Electro-pneumatic Speed control system Elektropneumatyczny Regulator Wydajności Pompy

Ćwiczenie EA5 Silnik 2-fazowy indukcyjny wykonawczy

Włączenie stałego ograniczenia prędkości obrotowej silnika

AUTOMATYKA I STEROWANIE W CHŁODNICTWIE, KLIMATYZACJI I OGRZEWNICTWIE L2 STEROWANIE INWERTEROWYM URZĄDZENIEM CHŁODNICZYM W TRYBIE P

Transkrypt:

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy Automatyki Przygotowanie zadania sterowania do analizy i syntezy zestawienie schematu blokowego Zadania do ćwiczeń - termin T3 Opracowanie: Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Michał Grochowski, dr inż. Robert Piotrowski, dr inż. Tomasz Rutkowski, dr inż.

W zadaniach 1-4 należy: a) określić cel sterowania w rozważanym systemie, b) na podstawie schematu ideowego systemu sterowania opisać sposób działania systemu sterowania, c) określić, czy występują ograniczenia związane z procesem sterowania, a jeżeli występują to jak je można opisać, d) wskazać poszczególne elementy systemu sterowania: obiekt sterowany (obiekt regulacji), urządzenie pomiarowe, urządzenie sterujące/regulujące, układ nastawiania wartości zadanej, urządzenie wykonawcze e) określić wielkości wejściowe i wyjściowe poszczególnych elementów systemu sterowania, a w przypadku obiektu sterowania wskazać wielkości: regulującą nastawiającą, zakłócającą i regulowaną, f) w miarę możliwości, wskazać zależności pomiędzy wielkościami wejściowymi i wyjściowymi poszczególnych elementów systemu sterowania, g) w postaci odpowiedniego schematu blokowego przedstawić model matematyczny rozważanego systemu sterowania. 2

Zadanie 1 W zadaniu należy rozważyć system sterowania (przedstawiony na Rysunku 1) realizujący regulację poziomu cieczy w zbiorniku za pomocą pompowania ze zbiornika. Pompa Dopływ Q we Odpływ Q wy Ω p H h (czujnik przetwornik) h m h 0 h Q we natężenie dopływu cieczy, Q wy natężenie odpływu cieczy, H aktualny poziom cieczy w zbiorniku, h pomiar poziomu aktualnego H, h m sygnał z urządzenia pomiarowego odpowiadający h, h 0 sygnał odpowiadający ustawionej wartości zadanej h, h różnica pomiędzy h 0 i h m, Ω p sygnał odpowiadający prędkości obrotowej pompy, Zbiornik ma stałe pole przekroju A: A(H) = constans Rysunek 1. Uproszczony szkic systemu sterowania 3

Zadanie 2 W zadaniu należy rozważyć system sterowania (przedstawiony na Rysunku 2) realizujący regulację poziomu cieczy w zbiorniku za pomocą dławienia przez zawór odpływu cieczy ze zbiornika. Dopływ Q we h (czujnik przetwornik) h m h 0 h H Zawór l Ustawnik zaworu (np.: silnik DC przekładnia zębata) u Odpływ Q wy Q we natężenie dopływu cieczy, Q wy natężenie odpływu cieczy, H aktualny poziom cieczy w zbiorniku, h pomiar poziomu aktualnego H, h m sygnał z urządzenia pomiarowego odpowiadający h, h 0 sygnał odpowiadający ustawionej wartości zadanej h, h różnica pomiędzy h 0 i h m u sygnał odpowiadający h (np.: napięcie twornika silnika DC) l położenie trzpienia zaworu, Zbiornik ma stałe pole przekroju A: A(H) = constans Rysunek 2. Uproszczony szkic systemu sterowania Uwaga: Zmiana położenia trzpienia zaworu dławiącego l powoduje zmianę oporu przepływu R w wyjściowym przewodzie rurowym zbiornika. W związku z tym, natężenie swobodnego odpływu cieczy ze zbiornika Q wy ( odpowiadające położeniu trzpienia zaworu dławiącego l można przedstawić za pomocą następującej zależności: gdzie: g przyspieszenie grawitacyjne; Q wy 1 R( l) ( = 2gH( 4

Zadanie 3 W zadaniu należy rozważyć system sterowania (przedstawiony na Rysunku 3) realizujący regulację przepływu cieczy nieściśliwej przez przewód rurowy za pomocą zaworu dławiącego. u Q Q 0 Ustawnik zaworu (np.: silnik DC przekładnia zębata) Q m (przetwornik) A l p Manometr B A P AA Ciśnienie cieczy przed zaworem (przekrój AA ) Zawór dławiący Przewód rurowy Q Natężenie przepływu cieczy przez przewód rurowy B Q aktualne natężenie przepływu przez przewód rurowy, P AA ciśnienie cieczy przed zaworem, p spadek ciśnienia odpowiadający Q Q m sygnał z urządzenia pomiarowego odpowiadający p, Q 0 sygnał odpowiadający ustawionej wartości zadanej Q, Q różnica pomiędzy Q 0 i Q m u sygnał odpowiadający Q (np.: napięcie twornika silnika DC) l położenie trzpienia zaworu, Uwaga: Rysunek 3. Uproszczony szkic systemu sterowania Na przewodzie rurowym umieszczony jest zawór dławiący. Poprzez zmianę położenia trzpienia zaworu l można zmieniać jego opór R dla przepływu cieczy Q. Powstały na zaworze spadek ciśnienia p z =l R stabilizuje natężenie przepływu cieczy Q dzięki rozpraszaniu wahań ciśnienia P AA występujących przed zaworem. Elementem pomiarowym w układzie jest manometr, mierzący spadek ciśnienia p występujący na przesłonie a zależny od natężenia przepływu cieczy Q. Natężenie przepływu cieczy przez przewód rurowy Q( można przedstawić za pomocą następującej zależności: Q( = 1 R( l) 2g P( 2g h( ρ gdzie: ρ - gęstość cieczy; g przyspieszenie grawitacyjne, h( - różnica poziomów pomiędzy przekrojami AA i BB, h( = haa' ( hbb' (, P( - różnica ciśnień pomiędzy przekrojami AA i BB, P = P ( P (. ( AA' BB' 5

Zadanie 4 W zadaniu należy rozważyć system sterowania (przedstawiony na Rysunku 4) realizujący regulację temperatury w cieplarce przez grzałkę elektryczną. Cieplarka υ υ oto Temperatura otoczenia (czujnik przetwornik) υ m υ 0 υ u U I Przetwornik Napięcie-Prąd i Grzałka υ oto temperatura otoczenia, υ aktualna temperatura w cieplarce υ m sygnał z urządzenia pomiarowego odpowiadający υ υ 0 sygnał odpowiadający ustawionej wartości zadanej υ, υ różnica pomiędzy υ 0 i υ m u sygnał napięciowy odpowiadający υ i natężenie prądu w obwodzie grzałki, Rysunek 4. Uproszczony szkic systemu sterowania Uwaga: Dynamika procesów cieplnych jest zagadnieniem złożonym a ich opisywanie nie jest celem niniejszego opracowania. Dla potrzeb zadania zostanie wykorzystany jedynie ich ogólny opis. Długotrwało płynący przez element grzejny (grzałka) prąd I wytwarza w nim straty energii I 2 R. Wytwarzane w ten sposób ciepło (proporcjonalne do I 2 ) przekazywane jest w całości do otoczenia ( objętości powietrza znajdującej się wewnątrz cieplarki) podnosząc jego temperaturę o τ. Jeżeli proces ustalania temperatury elementu grzejnego nie został ustalony, czyli ciepło Joule a wydzielone wskutek przepływu prądu I jest częściowo oddawane do otoczenia, a częściowo gromadzone w materiale (z którego wykonana jest grzałka) podnosząc jego temperaturę, wówczas przyrost temperatury najbliższego otoczenia grzałki τ = f( może przyjąć postać: t e T τ = ( ν ν ) (1 ) gdzie: υ p - temperatury początkowa grzałki różna od temperatury otoczenia υ oto, T stała cieplna cieplarki, t czas, p oto 6

Bibliografia Bequette, W. (2004). Introduction to Process Control and Instrumentation, Prentice Hall. Campbell, D.P. (1962). Dynamika procesów. Opis własności dynamicznych procesów produkcyjnych dla potrzeb automatyzacji, Państwowe Wydawnictwa Naukowe, Warszawa. Eckman, D.P. (1958). Regulacja automatyczna procesów przemysłowych, Wydawnictwa Naukowo- Techniczne, Warszawa. 7