Sposoby modelowania układów dynamicznych. Pytania

Podobne dokumenty
1. POJĘCIA PODSTAWOWE I RODZAJE UKŁADÓW AUTOMATYKI

Technika regulacji automatycznej

Transmitancje układów ciągłych

Podstawowe człony dynamiczne. dr hab. inż. Krzysztof Patan

CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWE

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

Automatyka i robotyka ETP2005L. Laboratorium semestr zimowy

Podstawowe człony dynamiczne

Podstawy Automatyki. Wykład 3 - charakterystyki częstotliwościowe, podstawowe człony dynamiczne. dr inż. Jakub Możaryn. Instytut Automatyki i Robotyki

Procedura modelowania matematycznego

Teoria maszyn i podstawy automatyki ćwiczenia projektowe Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych

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

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

Podstawy Automatyki. Wykład 3 - charakterystyki częstotliwościowe, podstawowe człony dynamiczne. dr inż. Jakub Możaryn. Instytut Automatyki i Robotyki

Automatyka i robotyka

Podstawy Automatyki. Wykład 3 - Charakterystyki częstotliwościowe, podstawowe człony dynamiczne. dr inż. Jakub Możaryn. Instytut Automatyki i Robotyki

Podstawy Automatyki. Wykład 3 - charakterystyki częstotliwościowe, podstawowe człony dynamiczne. dr inż. Jakub Możaryn. Instytut Automatyki i Robotyki

Sterowanie Napędów Maszyn i Robotów

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

Teoria sterowania - studia niestacjonarne AiR 2 stopień

Katedra Automatyzacji Laboratorium Podstaw Automatyzacji Produkcji Laboratorium Podstaw Automatyzacji

Sterowanie Napędów Maszyn i Robotów

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

Z-ZIP-103z Podstawy automatyzacji Basics of automation

Automatyka i Regulacja Automatyczna Laboratorium Zagadnienia Seria II

Ćwiczenie nr 1 Odpowiedzi czasowe układów dynamicznych

Sterowanie Serwonapędów Maszyn i Robotów

Ćwiczenie nr 6 Charakterystyki częstotliwościowe

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

PODSTAWOWE CZŁONY DYNAMICZNE

Systemy. Krzysztof Patan

Podstawy Automatyki Zbiór zadań dla studentów II roku AiR oraz MiBM

Układ regulacji automatycznej (URA) kryteria stabilności

Część 1. Transmitancje i stabilność

Tematyka egzaminu z Podstaw sterowania

Podstawy Automatyki. Wykład 5 - stabilność liniowych układów dynamicznych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

Dynamiczne badanie wzmacniacza operacyjnego- ćwiczenie 8

Podstawy Automatyki. Wykład 5 - stabilność liniowych układów dynamicznych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Laboratorium z automatyki

Podstawy Automatyki. Wykład 5 - stabilność liniowych układów dynamicznych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

WSTĘP DO ELEKTRONIKI

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Temat ćwiczenia: Wyznaczanie charakterystyk częstotliwościowych podstawowych członów dynamicznych realizowanych za pomocą wzmacniacza operacyjnego

Rys 1 Schemat modelu masa- sprężyna- tłumik

Informatyczne Systemy Sterowania

POMIARY WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH

Laboratorium Mechaniki Technicznej

Teoria obwodów / Stanisław Osowski, Krzysztof Siwek, Michał Śmiałek. wyd. 2. Warszawa, Spis treści

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

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

Automatyka i sterowanie w gazownictwie. Regulatory w układach regulacji

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

Ćwiczenie - 1 OBSŁUGA GENERATORA I OSCYLOSKOPU. WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYKI AMPLITUDOWEJ I FAZOWEJ NA PRZYKŁADZIE FILTRU RC.

2.2. Metoda przez zmianę strumienia magnetycznego Φ Metoda przez zmianę napięcia twornika Układ Ward-Leonarda

Automatyka i sterowanie w gazownictwie Modelowanie

1. Regulatory ciągłe liniowe.

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

REGULATORY W UKŁADACH REGULACJI AUTOMATYCZNEJ. T I - czas zdwojenia (całkowania) T D - czas wyprzedzenia (różniczkowania) K p współczynnik wzmocnienia

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

Automatyka i sterowanie w gazownictwie Modelowanie

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 7

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

Materiały pomocnicze do egzaminu Dynamika Systemów Elektromechanicznych

Wprowadzenie do technik regulacji automatycznej. prof nzw. dr hab. inż. Krzysztof Patan

Podstawy Automatyki. Wykład 2 - modelowanie matematyczne układów dynamicznych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Laboratorium z podstaw automatyki

Politechnika Wrocławska, Wydział Informatyki i Zarządzania. Modelowanie

Podstawy Automatyki. Wykład 2 - podstawy matematyczne. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

POMIARY WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH

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

ĆWICZENIE 6 Transmitancje operatorowe, charakterystyki częstotliwościowe układów aktywnych pierwszego, drugiego i wyższych rzędów

Dynamika układów mechanicznych. dr hab. inż. Krzysztof Patan

Mechatronika i inteligentne systemy produkcyjne. Modelowanie systemów mechatronicznych Platformy przetwarzania danych

Podstawy Automatyki. Wykład 2 - matematyczne modelowanie układów dynamicznych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

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

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

Podstawy Automatyki. wykład 1 ( ) mgr inż. Łukasz Dworzak. Politechnika Wrocławska. Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji (I-24)

Stabilność. Krzysztof Patan

W celu obliczenia charakterystyki częstotliwościowej zastosujemy wzór 1. charakterystyka amplitudowa 0,

Laboratorium z podstaw automatyki

Politechnika Poznańska Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania Podstawy Automatyki laboratorium

ELEKTRONIKA W EKSPERYMENCIE FIZYCZNYM

UKŁADY JEDNOWYMIAROWE. Część II UKŁADY LINIOWE Z OPÓŹNIENIEM

Automatyka i robotyka

Politechnika Wrocławska, Wydział Informatyki i Zarządzania. Modelowanie

Podstawy Automatyki. Wykład 2 - modelowanie matematyczne układów dynamicznych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Teoria maszyn mechanizmów

Rok akademicki: 2016/2017 Kod: EEL s Punkty ECTS: 6. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Badanie właściwości dynamicznych obiektów I rzędu i korekcja dynamiczna

Przekształcanie schematów blokowych. Podczas ćwiczenia poruszane będą następujące zagadnienia:

Automatyka i sterowania

WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI, AUTOMATYKI I INFORMATYKI INSTYTUT AUTOMATYKI I INFORMATYKI KIERUNEK AUTOMATYKA I ROBOTYKA STUDIA STACJONARNE I STOPNIA

Element całkujący Element całkujący jest opisany równaniem różniczkowym o postaci: y = ku, (4.37) S(s) = ^. (4.38)

Własności dynamiczne przetworników pierwszego rzędu

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

PRZEMYSŁOWE UKŁADY STEROWANIA PID. Wykład 5 i 6. Michał Grochowski, dr inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

przy warunkach początkowych: 0 = 0, 0 = 0

MECHANIKA 2. Drgania punktu materialnego. Wykład Nr 8. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Transkrypt:

Sposoby modelowania układów dynamicznych Co to jest model dynamiczny? PAScz4 Modelowanie, analiza i synteza układów automatyki samochodowej równania różniczkowe, różnicowe, równania równowagi sił, momentów, równania bilansu masy, energii itd. równania stanu (w przestrzeni stanów) opis wejściowo-wyjściowy (modele transmitancyjne) schematy strukturalne (dla bardziej złożonych układów) 1 2 3 Jak rozumiesz ideę modelowania w dziedzinie czasu? Co to jest równanie stanu i równanie wyjścia układu dynamicznego? Jak rozumiesz ideę modelowania w dziedzinie częstotliwości? Co to jest transmitancja operatorowa i model wyjściowo-wyjściowy układu dynamicznego? a) b) Modele opisane a ) równaniami stanu b) transmitancją wejście - wyjście 4 5 6

Model w przestrzeni stanów Przykłady zmiennych stanu układu mechanicznego : zbiór liniowo niezależnych wielkości takich jak: współrzędne położenia tego układu, I pochodna współrzędnych położenia (prędkość), II pochodna współrzędnych położenia (przyspieszenie). maszyny elektrycznej : zbiór liniowo niezależnych wielkości takich jak: prąd w obwodzie wirnika, siła elektromotoryczna, strumień magnetyczny, prędkość obrotowa. Model. Masa, sprężyna, tarcie u(t) = M x (t) + K x(t) + T x (t) gdzie : u(t) - siła, x(t) - przesunięcie, x (t) prędkość, x (t) przyspieszenie Niech : x1(t) = x(t) x2(t) = x 1(t) Wówczas równania stanu mają postać : x1 (t) = x2(t) x2 (t) = -K/M x1(t) T/M x2(t) + 1/M u(t) tzn. że : u(t) x(t) 7 8 Przykład: Model układu cruise control system Zamodelujmy układ stabilizacji prędkości pojazdu. Założyć, że bezwładność kół jest do pominięcia, a tarcie wiskotyczne pochodzące od zmian prędkości pojazdu generuje siłę działającą przeciwnie do kierunku ruchu. Założenia takie redukują problem do analizy ruchu pojedyńczego obiektu o masie m, na który działa siła pochodząca od tłumienia wiskotycznego. Dane: b = 55 N*sec/m (współczynnik tłumienia), m = 1220 kg (masa pojazdu), u = 1000 N (siła silnika), x (pozycja pojazdu w m), v=dx/dt (prędkość pojazdu w m/s) Wskazówka: m dv/dt = u b dx/dt oraz : x1 = x ; x2 = v ; y = x1 Model wejściowo wyjściowy układu Przykład Można wykazać, że macierz transmitancji układu z jego opisem w przestrzeni stanów wiąże zależność : 11 12

Charakterystyki w automatyce Charakterystyki statyczne. Charakterystyki czasowe : skokowa i impulsowa. Charakterystyki częstotliwościowe: Charakterystyki logarytmiczne wzmocnienia i fazy. Wyjaśnić pojęcie: charakterystyka statyczna układu dynamicznego. Podaj przykład. 13 15 Charakterystyki statyczne Charakterystyką statyczną obiektu, układu, członu nazywamy zależność sygnału wyjściowego yo od sygnału wejściowego uo w stanie ustalonym. Omówić na czym polega wyznaczanie charakterystyk skokowych i impulsowych. Wymuszenia a) skokowe b) impulsowe 17

Charakterystyka skokowa i impulsowa Przykład Wyznacz i wykreśl charakterystyki czasowe dla układu dynamicznego o transmitancji operatorowej G(s). Inercyjny.xls Charakterystyki częstotliwościowe Charakterystyka częstotliwościowa opisuje odpowiedź układu na wymuszenie harmoniczne (sinusoidalne) o częstotliwości zmieniającej się w określonym zakresie (charakter fizyczny sygnału wejściowego i wyjściowego może być różny). Przebieg charakterystyki częstotliwościowej dostarcza w praktyce więcej informacji na temat zachowania się układu w różnych warunkach niż pojedyncza charakterystyka czasowa (np. odpowiedź impulsowa), chociaż w sensie teoretycznym są one równoważne. Jak definiujemy i wyznaczamy transmitancję widmową. Wyjaśnić pojęcie: charakterystyki częstotliwościowe logarytmiczne układu dynamicznego. Naszkicować przykład. 24

Transmitancja widmowa G(jω) = G(s) dla s=jω Logarytmiczna charakterystyka amplitudowa Logarytmiczna charakterystyka fazowa Przykład Wyznacz i wykreśl charakterystyki częstotliwościowe układu dynamicznego z przykładu 1, przyjmując wzmocnienie 0dB.

Wymień podstawowe człony dynamiczne. Podaj 3 wybrane przykłady i naszkicuj odpowiednie odpowiedzi skokowe Człony automatyki Przykłady członów proporcjonalnych 31 Człon proporcjonalny Przykłady członów całkujących Człon całkujący

Przykłady członów różniczkujących Człon różniczkujący Człon różniczkujący idealny Wyjaśnij różnicę pomiędzy układem inercyjnym i układem opóźniającym. Przykłady członów inercyjnych Człon inercyjny I-go rzędu 40

Przykłady członów opóźniających Człon opóźniający Przykłady członów oscylacyjnych Człon oscylacyjny Wyjaśnij na przykładzie zasady łączenia szeregowego i równoległego układów dynamicznych opisanych transmitancjami operatorowymi a) b) Upraszczanie schematów blokowych: a) połączenie szeregowe b) połączenie równoległe 47

Łączenie podstawowych członów dynamicznych Człon całkujący idealny połączony szeregowo z członem inercyjnym I-go rzędu to człon całkujący rzeczywisty Człon różniczkujący idealny połączony szeregowo z członem inercyjnym I-go rzędu to człon różniczkujący rzeczywisty Dwa połączone szeregowo człony inercyjne I-go rzędu stanowią człon inercyjny II-go rzędu Jak rozumiesz pojęcie stabilności liniowego układu automatycznej regulacji? Stabilność układów automatyki? 50 Stabilność układów automatyki Układ stabilny Stabilność liniowych układów regulacji automatycznej Układ niestabilny Układ na granicy stabilności

Model ESP pojazdu o 2 stopniach swobody Przesunięcie boczne - y ; kąt obrotu wokół osi -ψ Układ zawieszenia aktywnego 56 Kryterium Nyquista Wyjaśnić na przykładzie charakterystyk częstotliwościowych logarytmicznych pojęcia zapasu stabilności amplitudy i fazy. Badanie stabilności za pomocą kryterium Nyquista 59