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

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

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

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

Automatyka w inżynierii środowiska. Wykład 1

Automatyka i sterowania

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

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

II. STEROWANIE I REGULACJA AUTOMATYCZNA

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

Automatyka i Regulacja Automatyczna Laboratorium Zagadnienia Seria II

REGULATORY W UKŁADACH REGULACJI AUTOMATYCZNEJ

Prowadzący(a) Grupa Zespół data ćwiczenia Lp. Nazwisko i imię Ocena LABORATORIUM 4. PODSTAW 5. AUTOMATYKI

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

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

Wykład nr 1 Podstawowe pojęcia automatyki

11. Dobór rodzaju, algorytmu i nastaw regulatora

Regulacja prędkości posuwu belki na prowadnicach pionowych przy wykorzystaniu sterownika Versa Max

1. POJĘCIA PODSTAWOWE I RODZAJE UKŁADÓW AUTOMATYKI

Podstawy automatyki i robotyki AREW001 Wykład 2 Układy regulacji i regulatory

1. Regulatory ciągłe liniowe.

Regulator P (proporcjonalny)

Instrukcja do ćwiczenia 6 REGULACJA TRÓJPOŁOŻENIOWA

Automatyka i robotyka ETP2005L. Laboratorium semestr zimowy

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

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

Ćwiczenie PA6. Badanie działania regulatora PID zaimplementowanego w sterowniku S firmy Siemens

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

INSTRUKCJA Regulacja PID, badanie stabilności układów automatyki

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

Podstawy automatyki. Energetyka Sem. V Wykład 1. Sem /17 Hossein Ghaemi

Regulator PID w sterownikach programowalnych GE Fanuc

Automatyka i Regulacja Automatyczna SEIwE- sem.4

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

PODSTAWY AUTOMATYKI IV. URZĄDZENIA GRZEJNE W UKŁADACH AUTOMATYCZNEJ REGULACJI

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

Plan wykładu. Własności statyczne i dynamiczne elementów automatyki:

Prowadzący: Prof. PWr Jan Syposz

Automatyka i robotyka

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

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY KATEDRA AUTOMATYKI I ELEKTRONIKI. Badanie układu regulacji dwustawnej

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

Ćwiczenie nr 3 Układy sterowania w torze otwartym i zamkniętym

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

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

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

Spis treści. Dzień 1. I Elementy układu automatycznej regulacji (wersja 1109) II Rodzaje regulatorów i struktur regulacji (wersja 1109)

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

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie. Sterowanie ciągłe. Teoria sterowania układów jednowymiarowych


Układy sterowania: a) otwarty, b) zamknięty w układzie zamkniętym, czyli w układzie z ujemnym sprzężeniem zwrotnym (układzie regulacji automatycznej)

Elementy układu automatycznej regulacji (UAR)

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

Regulator PID w sterownikach programowalnych GE Fanuc

Podstawy Automatyki. Wykład 12 - Układy przekaźnikowe. 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

Sterowanie napędów maszyn i robotów

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

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

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

USTAWNIK TOLERUJĄCY USZKODZENIA TORU SPRZĘśENIA ZWROTNEGO

Transmitancje układów ciągłych

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

SYSTEMY ENERGETYKI ODNAWIALNEJ

Laboratorium z podstaw automatyki

Inżynieria Systemów Dynamicznych (5)

Automatyka i sterowanie w gazownictwie. Regulatory w układach regulacji

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

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Implementacja rozmytych systemów wnioskujących w zdaniach regulacji

Badanie układu regulacji temperatury symulacja komputerowa. Stosuje się kilka podziałów klasyfikacyjnych układów automatycznej regulacji (UAR).

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

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

SYNTEZA UKŁADU AUTOMATYCZNEJ REGULACJI TEMPERATURY

Przetworniki cyfrowo analogowe oraz analogowo - cyfrowe

Ćwiczenie PA5. Badanie serwomechanizmu połoŝenia z regulatorem PID

Podstawy Automatyki. Wykład 15 - Projektowanie układów asynchronicznych o programach liniowych. dr inż. Jakub Możaryn. Instytut Automatyki i Robotyki

Podstawy Automatyki. Wykład 1 - pojęcia podstawowe i klasyfikacja układów automatyki. dr inż. Jakub Możaryn. Instytut Automatyki i Robotyki

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Laboratorium z podstaw automatyki

Rys. 1 Otwarty układ regulacji

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

Sterowanie napędów maszyn i robotów

14.9. Regulatory specjalne

Podstawy Automatyki. Wykład 1 - pojęcia podstawowe i klasyfikacja układów automatyki. dr inż. Jakub Możaryn

Identyfikacja obiektu i optymalizacja nastaw w Standard PID Control

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

1. Rejestracja odpowiedzi skokowej obiektu rzeczywistego i wyznaczenie podstawowych parametrów dynamicznych obiektu

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

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

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

Automatyka w Inżynierii Środowiska - Laboratorium Karta Zadania 1 ZASOBNIKOWY UKŁAD PRZYGOTOWANIA C.W.U.

Sterowanie pracą reaktora chemicznego

Ćwiczenie PA9. Badanie układu regulacji ciśnienia w zbiorniku ze sterownikiem PLC SIMATIC

Opis modułu kształcenia Automatyka przemysłowa

Politechnika Poznańska Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania Podstawy Automatyki laboratorium

Ćwiczenie PAR2. Badanie jednoobwodowego układu regulacji poziomu cieczy w zbiorniku otwartym

Przekształcanie schematów blokowych. Podczas ćwiczenia poruszane będą następujące zagadnienia:

REGULACJA DWUPOŁOŻENIOWA

Transkrypt:

Wykład 6 - Miejsce i rola regulatora w układzie regulacji Instytut Automatyki i Robotyki Warszawa, 2015

Regulacja zadajnik regulator sygnał sterujący (sterowanie) zespół wykonawczy przetwornik pomiarowy

Rola regulatora Regulator generuje zmiany sygnału sterującego u(cv ) na podstawie porównania sygnału y m (PV ), zwanego zmienną procesową, generowanego przez przetwornik pomiarowy obiektu i reprezentującego wielkość regulowaną, z sygnałem wielkości zadanej w(sp). Wynik tego porównania - zwany odchyłką regulacji e - w automatyce definiuje się jako: e = y m w; e = PV SP (1)

Regulatory wielkość regulowana y zmienna procesowa y m (PV - ang. process variable) wartość zadana w (SP - ang. set point) odchyłka regulacji e sygnał sterujący u - (CV - ang. control variable)

Regulatory W stanie ustalonym układu przy zerowej odchyłce regulacji, regulator powinien generować sygnał sterujący, powodujący wysterowanie zespołu wykonawczego zapewniające uzyskanie założonej wartości wielkości regulowanej. Pojawienie się dodatniej wartości odchyłki regulacji e (w wyniku zwiększenia wartości zadanej w lub zmniejszenie wartości wielkości regulowanej spowodowanego zakłóceniem) powoduje wzrost wielkości sterującej u i w konsekwencji oczekiwane zwiększenie wartości wielkości regulowanej (y) lub wzrost wartości wielkości regulowanej kompensujący wpływ zakłócenia (z) na proces. Analogicznie w przypadku wystąpienia odchyłki o wartości ujemnej.

Struktury układów regulacji W praktyce spotykane są obiekty regulacji, w których wzrost sygnału sterującego u powoduje malenie sygnału wyjściowego (transmitancja G r (s) jest ujemna). Schemat blokowy układu regulacji z obiektem o transmitancji ujemnej i z regulatorem o działaniu prostym (NL).

Struktury układów regulacji W przypadku obiektów regulacji, w których wzrost sygnału sterującego u powoduje wzrost sygnału wyjściowego (transmitancja G r (s) jest dodatnia), należy zastosować inne działanie regulatora, żeby uzyskać ujemne sprzężenie zwrotne. Schemat blokowy układu regulacji z obiektem o transmitancji dodatniej i z regulatorem o działaniu odwrotnym (R)

Regulacja

Regulacja Kryterium oceny Rodzaj przetwarzanych sygnałów: Sposób oddziaływania na obiekt: Podleganie prawu superpozycji: Przeznaczenie: Technika realizacji: Algorytm działania: Energia niezbędna do działania: Rodzaje regulatorów analogowe cyfrowe o działaniu ciągłym o działaniu nieciągłym liniowe nieliniowe specjalizowane uniwersalne mechaniczne pneumatyczne hydrauliczne elektryczne regulatory PID regulatory inne bezpośredniego działania o działaniu pośrednim

Klasyfikacja regulatorów Regulator hydrauliczny - regulator o działaniu pośrednim (wymaga dostarczenia energii) Regulator temperatury firmy Danfoss regulator bezpośredniego działania (pobiera energię z procesu).

Transmitancje regulatorów PID Regulator P Regulator I Regulator PI G r (s) = u(s) e(s) G r (s) = u(s) e(s) G r (s) = u(s) e(s) = k p (2) = 1 T i s ( = k p 1 + 1 ) T i s (3) (4)

Transmitancje regulatorów PID Regulator PD - idealny Regulator PD - rzeczywisty G r (s) = u(s) e(s) G r (s) = u(s) e(s) = k p (1 + T d s) (5) = k p 1 + T ds T d s + 1 k d (6)

Transmitancje regulatorów PID Regulator PID - idealny G r (s) = u(s) e(s) Regulator PID - rzeczywisty G r (s) = u(s) e(s) = k p (1 + 1 T i s + T ds) (7) = k p 1 + 1 T i s + T ds T d s + 1 k d (8)

Transmitancje regulatorów - schemat blokowy Regulator PID - rzeczywisty G r (s) = u(s) e(s) = k p 1 + 1 T i s + T ds T d s + 1 k d (9) Rysunek : Schemat blokowy regulatora PID - realizacja równoległa

Regulator P Funkcja opisująca działanie regulatora P u(t) = k p e(t) (10) u(t) = k p e(t) + u p (11) gdzie: k p - wzmocnienie, u p - punkt pracy. x p = 1 (12) k p gdzie x p - zakres proporcjonalności.

Regulator P Rysunek : Przykłady charakterystyk statycznych regulatora P o działaniu prostym i odwrotnym

Regulator P

Regulator I Tramsmitancja G r (s) = u(s) e(s) T i d u(t) dt u(t) = u(0) + 1 T i Odpowiedź na wymuszenie skokowe = 1 T i s (13) = e(t) (14) t 0 e(τ)dτ (15) u(t) e(t)=e01(t) = u(0) + 1 T i t 0 e(τ)dτ = u(0) + e 0 t T i (16) Charakterystyka statyczna e = 0 (17)

Regulator I Rysunek : Odpowiedź regulatora I na wymuszenie skokowe Rysunek : Charakterystyka statyczna regulatora I

Regulator PI Tramsmitancja G r (s) = u(s) e(s) u(t) = u(0) + k p e(t) + 1 T i Odpowiedź na wymuszenie skokowe = k p (1 + 1 T i s ) (18) t 0 e(τ)dτ (19) u(t) e(t)=e01(t) = e 0 k p 1(t) + e 0 k p t T i (20) u(t) e(t)=e01(t) = u(t) + u(0) = e 0 k p 1(t) + e 0 k p t T i + u 0 (21) Charakterystyka statyczna e = 0 (22)

Regulator PI Rysunek : Odpowiedź regulatora PI na wymuszenie skokowe

Regulator PD - idealny Tramsmitancja G r (s) = u(s) e(s) = k p (1 + T d s) Odpowiedź na wymuszenie skokowe (23) u(t) e(t)=e01(t) = k p e 0 [1 + δ(t)] (24) Rysunek : Odpowiedź regulatora PD - idealnego na wymuszenie skokowe

Regulator PD -rzeczywisty Tramsmitancja G r (s) = k p 1 + T ds T d s + 1 k d Odpowiedź na wymuszenie skokowe (25) u(t) e(t)=e01(t) = k p e 0 [1+k d e k d T d ] (26) Rysunek : Odpowiedź regulatora PD - rzeczywistego na wymuszenie skokowe

Regulator PID - idealny Tramsmitancja G r (s) = u(s) e(s) Odpowiedź na wymuszenie skokowe ( = k p 1 + 1 ) T i s + T ds (27) u(t) e(t)=e01(t) = k p e 0 [1+ t T i +δ(t)] (28) Rysunek : Odpowiedź regulatora PID na wymuszenie skokowe

Regulator PID - rzeczywisty Tramsmitancja G r (s) = k p 1 + t + T i Odpowiedź na wymuszenie skokowe T ds T d s + 1 k d (29) u(t) e(t)=e01(t) = k p e 0 [1+ t T i +k d e k d T d ] (30) Rysunek : Odpowiedź regulatora PID na wymuszenie skokowe

Wykład 6 - Miejsce i rola regulatora w układzie regulacji Instytut Automatyki i Robotyki Warszawa, 2015