Kryterium miejsca geometrycznego pierwiastków

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

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

Automatyka i sterowanie w gazownictwie. Regulatory w układach regulacji

K p. K o G o (s) METODY DOBORU NASTAW Metoda linii pierwiastkowych Metody analityczne Metoda linii pierwiastkowych

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

Projektowanie układów metodą sprzężenia od stanu - metoda przemieszczania biegunów

Układ regulacji automatycznej (URA) kryteria stabilności

Techniki regulacji automatycznej

Automatyka i robotyka

analogowego regulatora PID doboru jego nastaw i przetransformowanie go na cyfrowy regulator PID, postępując według następujących podpunktów:

7.2.2 Zadania rozwiązane

Technika regulacji automatycznej

4. UKŁADY II RZĘDU. STABILNOŚĆ. Podstawowe wzory. Układ II rzędu ze sprzężeniem zwrotnym Standardowy schemat. Transmitancja układu zamkniętego

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

Badanie stabilności liniowych układów sterowania

Projektowanie układów regulacji w dziedzinie częstotliwości. dr hab. inż. Krzysztof Patan, prof. PWSZ

ELEMENTY AUTOMATYKI PRACA W PROGRAMIE SIMULINK 2013

Sterowanie napędów maszyn i robotów

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

1. Regulatory ciągłe liniowe.

Katedra Automatyzacji Laboratorium Podstaw Automatyzacji Produkcji Laboratorium Podstaw Automatyzacji

UKŁADY JEDNOWYMIAROWE. Część II UKŁADY LINIOWE Z OPÓŹNIENIEM

Języki Modelowania i Symulacji

Dobór typu regulatora i jego nastaw w procesie syntezy układu regulacji automatycznej Ćwiczenia Laboratoryjne Podstawy Automatyki i Robotyki

Laboratorium z podstaw automatyki

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

Korekcja układów regulacji

Ćwiczenie nr 6 Charakterystyki częstotliwościowe

Informatyczne Systemy Sterowania

1. POJĘCIA PODSTAWOWE I RODZAJE UKŁADÓW AUTOMATYKI

Podstawowe człony dynamiczne

Ćwiczenie nr 1 Odpowiedzi czasowe układów dynamicznych

14.9. Regulatory specjalne

Ćwiczenie nr 3 Układy sterowania w torze otwartym i zamkniętym

układu otwartego na płaszczyźnie zmiennej zespolonej. Sformułowane przez Nyquista kryterium stabilności przedstawia się następująco:

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY KATEDRA AUTOMATYKI I ELEKTRONIKI. Badanie układu regulacji dwustawnej

Automatyka i Regulacja Automatyczna Laboratorium Zagadnienia Seria II

Opis matematyczny. Równanie modulatora. Charakterystyka statyczna. Po wprowadzeniu niewielkich odchyłek od ustalonego punktu pracy. dla 0 v c.

Laboratorium z podstaw automatyki

Automatyka i robotyka

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

Automatyka i robotyka

Dla naszego obiektu ciągłego: przy czasie próbkowania T p =2.

Ćw. S-III.4 ELEMENTY ANALIZY I SYNTEZY UAR (Dobór nastaw regulatora)

Kompensacja wyprzedzająca i opóźniająca fazę. dr hab. inż. Krzysztof Patan, prof. PWSZ

Kompensator PID. 1 sω z 1 ω. G cm. aby nie zmienić częstotliwości odcięcia f L. =G c0. s =G cm. G c. f c. /10=500 Hz aby nie zmniejszyć zapasu fazy

AKADEMIA MORSKA W SZCZECINIE WI-ET / IIT / ZTT. Instrukcja do zajęc laboratoryjnych nr 6 AUTOMATYKA

Część 1. Transmitancje i stabilność

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

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

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

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

Rys 1 Schemat modelu masa- sprężyna- tłumik

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

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

REGULATOR PI W SIŁOWNIKU 2XI

CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWE

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

2. Wyznaczenie parametrów dynamicznych obiektu na podstawie odpowiedzi na skok jednostkowy, przy wykorzystaniu metody Küpfmüllera.

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

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

Wstęp do metod numerycznych Rozwiazywanie równań algebraicznych. P. F. Góra

u (0) = 0 i(0) = 0 Obwód RLC Odpowiadający mu schemat operatorowy E s 1 sc t = 0 i(t) w u R (t) E u C (t) C

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

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

UWAGA. Wszystkie wyniki zapisywać na dysku Dane E: Program i przebieg ćwiczenia:

METODY ROZWIĄZYWANIA RÓWNAŃ NIELINIOWYCH

Mathcad c.d. - Macierze, wykresy 3D, rozwiązywanie równań, pochodne i całki, animacje

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

Technika regulacji automatycznej

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

Podstawy inżynierii sterowania Ćwiczenia laboratoryjne

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

Regulator PID w sterownikach programowalnych GE Fanuc

1. Opis teoretyczny regulatora i obiektu z opóźnieniem.

Technika regulacji automatycznej

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

przy warunkach początkowych: 0 = 0, 0 = 0

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

Regulacja dwupołożeniowa.

( 1+ s 1)( 1+ s 2)( 1+ s 3)

Transmitancje układów ciągłych

Przekształcanie równań stanu do postaci kanonicznej diagonalnej

Implementacja rozmytych systemów wnioskujących w zdaniach regulacji

Aplikacja Pakiet do symulacji i optymalizacji układów regulacji (SIMO) napisana jest w języku Microsoft Visual C#.

Transformata Laplace a to przekształcenie całkowe funkcji f(t) opisane następującym wzorem:

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

Automatyka i robotyka ETP2005L. Laboratorium semestr zimowy

ZASTOSOWANIE PROGRAMOWANIA LINIOWEGO W ZAGADNIENIACH WSPOMAGANIA PROCESU PODEJMOWANIA DECYZJI

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

Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej

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

Analiza ustalonego punktu pracy dla układu zamkniętego

LABORATORIUM 5: Sterowanie rzeczywistym serwomechanizmem z modułem przemieszczenia liniowego

3. Zapas stabilności układów regulacji 3.1. Wprowadzenie

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

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

Podstawy MATLABA, cd.

Badanie kaskadowego układu regulacji na przykładzie serwomechanizmu

Stabilność. Krzysztof Patan

Transkrypt:

7.5.3. Kryterium miejsca geometrycznego pierwiastków Wprowadzenie Miejsce geometryczne pierwiastków równania charakterystycznego układu zamkniętego (mgp) umożliwia między innymi wyznaczenie wymaganego wzmocnienia tak, aby spełnić zapas stabilności wyrażony za pomocą liczby tłumienia dominujących pierwiastków zespolonych równania charakterystycznego 0.4 z 0.8

Określenie właściwej wartości liczby tłumienia ma istotne znaczenie dla przewidywanych właściwości eksploatacyjnych. W tym celu można wykorzystać pomocniczy warunek na wartość przeregulowania, jak w tabeli poniżej. Tabela 7.4. Zależność przeregulowania κ charakterystyki skokowej oraz kąta rozmieszczenia pierwiastków η z od liczby tłumienia członu drugiego rzędu ζ z ζ z 0.0 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 κ, % 72.9 52.7 37.2 25.4 6.3 9.5 4.6.5 η z, º 84.3 78.5 72.5 66.4 60.0 53. 45.6 36.9 2

Weźmy przykładową funkcję przejścia układu otwartego skorygowanego H(s)G(s) G (s)k G r z o (s) s(t KzKeK s )(T s 2 ) Po przekształceniu do postaci z zerami i biegunami otrzymamy H(s)G(s) s(s - Ko p )(s - p 2 ) 3

Współczynnik czułości statycznej i bieguny funkcji przejścia wynoszą odpowiednio K p o 0 0, KzK T T e 2 K p T, p 2 (7.56) T 2 Po zapisaniu transmitancji budujemy mgp i dla przyjętej wartości kąta η z znajdujemy pierwiastki zespolone s i s 2 oraz odpowiadający im współczynnik wzmocnienia K owym, jak na rysunku 4

jω K owym s r p2 r p s ap η z r p0 σ p 2 p K oap η z p 0 K owym s 2 Rys. 7.4. Ilustracja sposobu wyznaczania wymaganego współczynnika czułości statycznej 5

W rozpatrywanym przypadku istnieją tylko trzy pojedyncze bieguny transmitancji w układzie otwartym, więc wymagana czułość statyczna ze wzorów (2.30) i (2.3) wynosi K r owym p0 r p r p2 Dla przypomnienia wzór (2.30) K owym r q p0 k u k i v i r r pk zi 6

Wymagane efektywne wzmocnienie regulatora obliczymy ze wzoru (7.56) K ewym K owym KK T T z 2 lub po uogólnieniu K ewym K owym KK z k u k i v i T T mk li gdzie: T mk stałe czasowe z mianownika funkcji przejścia H(s)G(s), T li stałe czasowe z licznika funkcji przejścia H(s)G(s). 7

Wprowadzenie 2 Miejsce geometryczne pierwiastków umożliwia także wyznaczenie wymaganego wzmocnienia przy aperiodycznym warunku syntezy, czyli przy zerowym przeregulowaniu charakterystyki skokowej układu regulacji, mianowicie 0 co odpowiada liczbie tłumienia z Takiej liczbie tłumienia odpowiada czułość statyczna K oap w punkcie rozgałęzienia miejsca geometrycznego jak na rysunku. 8

jω K owym s r p2 r p s ap η z r p0 σ p 2 p K oap η z p 0 K owym s 2 Rys. 7.4. Ilustracja sposobu wyznaczania wymaganego współczynnika czułości statycznej 9

Wobec tego otrzymamy poniższe wzory i taki sam wynik jak za pomocą kryterium stabilności aperiodycznej K r oap p0ap r pap r p2ap K oap r q p0ap k u k i v i r r pkap ziap gdzie: r p0ap, r pkap, r ziap - długości wektorów ze wszystkich biegunów i zer poprowadzonych do punktu rozgałęzienia miejsca geometrycznego 0

Wprowadzenie 3 We wprowadzeniach i 2 opisano wyznaczanie wymaganego wzmocnienia w konwencjonalny sposób korzystający z warunku modułów. Postępowanie to można znacznie ułatwić stosując metodę prób z wielokrotnie ponawianym poleceniem Matlaba rlocfind. Takie postępowanie wykorzystamy w poniższym przykładzie.

Przykład 7.2 Dany jest układ regulacji o schemacie blokowym przekształconym do postaci z jednostkowym sprzężeniem zwrotnym i zastępczym sygnałem wymuszającym. Wz () s KzGo() s Ys () Rys. 7.5. Przekształcony schemat blokowy układu oryginalnego 2

Funkcja przejścia toru głównego i współczynniki K G z o (s) s(t s KzK )(T s )(T 2 3 s ) K T T T 2 3 2, K z, 0.5 [s], 2 0.667 [s], 6 0.0556 [s]. 8 3

Zadanie do wykonania Przeprowadzić korekcję układu posługując się kryterium miejsca geometrycznego pierwiastków równania charakterystycznego. 4

Rozwiązanie Analiza właściwości eksploatacyjnych układu oryginalnego Uchyb statyczny dla skokowego sygnału sterującego i schemat blokowy układu sw 0 t wz + s 2 0.5s+ 0.667s+ 0.0556s+ y y Rys. 7.6. Schemat blokowy układu oryginalnego do badań symulacyjnych 5

.6.4.2.0 y 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0 5 0 5 Czas [s] Rys. 7.7. Charakterystyka skokowa układu oryginalnego Z wykresu odczytano: 38.5%, 7.74 s. t r 2% 6

Dobór funkcji przejścia regulatora Badanie właściwości eksploatacyjnych układu oryginalnego wykazało, że przeregulowanie charakterystyki skokowej jest zbyt duże. Dlatego przyjmujemy następujące zadania korekcji układu: ) zmniejszenie przeregulowania 2) skrócenie czasu regulacji. Dla zmniejszenie przeregulowania wystarczy zastosować regulator P, który w tym przypadku doprowadzi również do skrócenia czasu regulacji. Dla dalszego skrócenia tego czasu, czyli powyżej możliwości regulatora P, należy zastosować regulator PD G rid (s) K r (T d ) 7

W praktyce będzie to zawsze regulator rzeczywisty opisany funkcją przejścia G rrz (s) K r Td s T d s d UWAGA W prezentowanym przykładzie, wyłącznie dla uproszczenia budowy miejsca geometrycznego, przyjmiemy idealną wersję regulatora, natomiast regulator rzeczywisty wykorzystamy w analizie układu skorygowanego. 8

Po wprowadzeniu regulatora otrzymamy następujący schemat blokowy układu skorygowanego Wz () s Gr( s) KzGo() s Ys () Rys. 7.8. Schemat blokowy układu skorygowanego 9

Dobór stałej czasowej regulatora Zgodnie z metodą dominujących stałych czasowych przyjmujemy T d = T = 0.5 [s] Wtedy funkcja przejścia układu otwartego po korekcji wyniesie H(s)G(s) G (s)k G r z o (s) 2 Kr (0.5s ) s(0.5s )(0.667s )(0.0556s 2K r Ko s(0.667s )(0.0556s ) s(s 6)(s 8) ) 20

Współczynnik czułości statycznej wynosi K o 2K r 6 8 26K r Wyznaczenie wzmocnienia regulatora Zgodnie z założeniem przykładu, wymagane wzmocnienie regulatora wyznaczymy na podstawie miejsca geometrycznego pierwiastków. W związku z tym transmitancję w układzie otwartym zapisujemy w postaci dogodnej dla Matlaba H(s)G(s) K o l(s) m(s) 2

Wielomian l(s) =, lub w konwencji Matlaba l=[]; Wielomian m(s) zapisujemy jako m(s) = a(s)b(s)c(s) = (a(s)b(s))c(s) a(s) = s, b(s) = s+6, c(s) = s+8. lub w konwencji Matlaba: a=[,0]; b=[,6]; c=[,8]; m=conv(conv(a,b)c); 22

Dla wykreślenia linii pierwiastkowych wydajemy polecenia: Sporządzenie wykresu rlocus(l,m),grid Wyrównanie jednostek na osiach axis( image ) Określenie rozmiaru obszaru zajmowanego przez wykres axis([-20,0,-20,20]) W wyniku tych poleceń otrzymamy 23

Imag Axis 20 5 0 5 0-5 -0-5 -20-20 -5-0 -5 0 5 0 Re al Axis Rys. 7.9. Mgp wykreślone za pomocą Matlaba 24

Dla określenia wymaganej czułości statycznej za pomocą rlocfind wybieramy fragment wykresu określony przez nowe granice obszaru kreślenia axis([-0,0,-5,5]) 5 4 3 2 2 Imag Axis 0 - -2-3 -4-5 -0-9 -8-7 -6-5 -4-3 -2-0 Real Axis Rys. 7.20. Powiększony fragment mgp z rysunku 7.9 25

W celu wyznaczenia wymaganej wartości współczynnika czułości statycznej K owym przyjmujemy na podstawie tabeli 7.4, że przeregulowanie zostanie zmniejszone do około 4.6%. Wtedy: z z 0.7 45.6 Prowadząc prostą pod wyznaczonym kątem do przecięcia z mgp, otrzymujemy pierwiastki zespolone mające zadaną liczbę tłumienia. Tę operację można wykonać w Matlabie za pomocą funkcji sgrid, mającej wywołanie sgrid(zeta,omega) gdzie: zeta - wymagana wartość liczby tłumienia ζ z, omega - wymagana pulsacja drgań własnych nietłumionych ω n. 26

W rozpatrywanym przykładzie interesowała nas tylko linia stałej wartości ζ z = 0.7, więc napisano sgrid(0.7,0) Na przecięciu prostej i mgp za pomocą funkcji rlocfind znaleziono punkt 2 odpowiadający czułości statycznej K owym = 238. Zatem wymagane wzmocnienie regulatora wyniesie K rwym K owym 26.0 27

Analiza właściwości eksploatacyjnych układu skorygowanego z rzeczywistym regulatorem PD K T d r d.0 0.45 0 [s] t wz + PDrz s 2 0.5s+ 0.667s+ 0.0556s+ y y Rys. 7.2. Schemat blokowy układu skorygowanego do badań symulacyjnych 28

.2.0 0.8 0.6 y 0.4 0.2 0.0 0 2 3 4 5 Czas [s] Rys. 7.22. Charakterystyka skokowa układu skorygowanego 29

Z wykresu odczytano: 8.2%,.9 s. t r 2% Zestawienie wyników Parametr Układ oryginalny Układ po korekcji ε sw 0 0 κ, [%] 38.5 8.2 t r2%, [s] 7.74.9 Jak widać, osiągnięto zmniejszenie przeregulowania i znaczne skrócenie czasu regulacji, a więc zadania korekcji zostały zrealizowane. 30

7.5.4. Zastosowanie przybornika NCD Wprowadzenie Przybornik NCD (Nonlinear Control Design), wchodzący w skład Matlaba/Simulinka umożliwia optymalny dobór dowolnych parametrów układu sterowania, na przykład dobór wzmocnienia regulatora. W przyborniku NCD wykorzystano dwie metody: ) sekwencyjne programowanie kwadratowe (ang. sequential quadratic programming), 2) quasi-newtonowskie przeszukiwanie gradientowe (ang. quasi- Newton gradient search technique). 3

Wykorzystanie przybornika można pokrótce przedstawić następująco: utworzenie schematu blokowego badanego układu, wpisanie poszukiwanych parametrów układu do bloków schematu w postaci symbolicznej, wpisanie wartości startowych poszukiwanych parametrów układu do przestrzeni roboczej Matlaba, wz + PID 0.4 2s+ s+ 0.8s+ y Scope określenie parametrów symulacji, symulacja pracy układu i ewentualna korekta parametrów symulacji, 32

przyłączenie bloku NCD do tego sygnału, którego przebieg będzie optymalizowany, wz + PID 0.4 2s+ s+ 0.8s+ y NCD Outport otwarcie bloku NCD, określenie parametrów optymalizacji i jej uruchomienie, odczytanie optymalnych parametrów układu z przestrzeni roboczej Matlaba, w przypadku nałożenia ograniczeń niemożliwych do spełnienia proces optymalizacji zostaje zakończony po pewnej liczbie kroków, a nowa charakterystyka może częściowo leżeć poza narzuconymi ograniczeniami. 33

Uwaga W nowszych wersjach Matlaba położenie i nazwa przybornika NCD została zmieniona. Nowa lokalizacja jest następująca Simulink/Simulink Response Optimization/Signal Constraint 34

Przykład 7.3 Dany jest układ regulacji o funkcji przejścia toru głównego i wartościach współczynników K z G o (s) (T s KzK )(T s )(T 2 3 s ) K T T T 2 3 0.8, K z 2 [s], [s], 0.8 [s]. 0.5, 35

Tabela 7.5. Zestawienie wyników badań symulacyjnych układu oryginalnego i po korekcji PI Parametr Układ oryginalny Układ po korekcji PI ε sw 0.734 A w 0 κ, [%] 0 0 t r2%, [s] 5.74 2.3 Zadania korekcji układu: likwidacja uchybu statycznego, nieduża zmiana lub skrócenie czasu regulacji w stosunku do układu oryginalnego. 36

Rozwiązanie Dobór funkcji przejścia regulatora Postawione zadanie powinien spełnić rzeczywisty regulator PID o transmitancji G rrz (s) K r T s i Td s T d s d 37

Parametry startowe regulatora Parametry startowe regulatora niezbędne do rozpoczęcia procesu optymalizacji przyjmujemy w następujący sposób: wstępnie przyjmujemy w zasadzie dowolną wartość nastawnego wzmocnienia regulatora, jednak proponuje się rozpoczynać optymalizację od wartości równej jedności, wstępne wartości stałych czasowych przyjmujemy na podstawie metody dominujących stałych czasowych T T i d K r.0 d 2.80 0.56 0 Zgodnie z zapisem transmitancji regulatora w Matlabie przeliczamy parametry regulatora [s] [s] 38

P I D N K K T K T r r r i d T d d.0 0.36 0.56 7.86 7.9 Parametry symulacji wz + PID 0.4 2s+ s+ 0.8s+ y Scope Rys. 7.23. Schemat blokowy dla określenia parametrów symulacji 39

Parametry startowe regulatora wpisujemy w postaci symbolicznej w oknie regulatora oraz w postaci liczbowej w przestrzeni roboczej Matlaba. Rys. 7.24. Symboliczne wartości parametrów regulatora 40

Określamy parametry symulacji, wykonujemy symulację i ewentualnie korygujemy jej parametry. Rys. 7.25. Określenie parametrów symulacji 4

Parametry optymalizacji wz + PID 0.4 2s+ s+ 0.8s+ y NCD Outport Rys. 7.26. Schemat blokowy układu przygotowany do optymalizacji 42

Po uruchomieniu bloku NCD otrzymujemy główne okno przybornika. Rys. 7.27. Główne okno przybornika NCD 43

Rys. 7.28. Przykład możliwości ukształtowania ograniczeń 44

Do dokładnej edycji zaznaczonego uprzednio ograniczenia służy polecenie Edit/Edit constraint... uaktywniające okno pomocnicze pokazane na rysunku 7.29, w którym w pozycji Position editor [x y x2 y2]: można podać wartości liczbowe. Rys. 7.29. Okno edytora ograniczeń 45

Oprócz edycji ograniczeń wskazane jest niekiedy ustawienie końcowego czasu symulacji i/lub etykiety osi czasu. Do tego celu służy polecenie Options/Time range... uaktywniające okno pomocnicze pokazane na rysunku 7.30. Rys. 7.30. Okno związane z osią czasu 46

Ponadto w razie potrzeby można zmienić maksymalną wartość rzędnej charakterystyki czasowej. Do tego celu służy polecenie Options/Y-Axis... uaktywniające okno pomocnicze pokazane na rysunku 7.3. Rys. 7.3. Okno związane z osią rzędnych 47

Przed rozpoczęciem pracy należy również ustawić podstawowe parametry procesu optymalizacji. Do tego celu służy polecenie Optimalization/Parameters... otwierające okno pomocnicze pokazane na rysunku 7.32. Rys. 7.32. Okno parametrów optymalizacji 48

Okno z rysunku 7.32 zawiera 6 pozycji, w tym obowiązkowe, mające następujące znaczenia: cztery Turnable Variable zmienne decyzyjne, Discretization interval krok dyskretyzacji o wartości wyno- szącej ( 2)% końcowego czasu symulacji, Variable Tolerance i Constraint Tolerance dopuszczalny błąd zmiennych i ograniczeń. Optymalizacja Po ustawieniu parametrów optymalizacji należy uruchomić proces optymalizacji za pomocą polecenia Optimalization/Start. Na zakończenie należy odświeżyć ekran za pomocą polecenia Optimalization/Refresh, a wartości parametrów optymalnych odczytać z przestrzeni roboczej Matlaba. 49

Rys. 7.33. Główne okno przybornika NCD po zakończeniu optymalizacji 50

Po zakończeniu optymalizacji z przestrzeni roboczej Matlaba odczytano: P 0.4370 I 3.5454 D 6.505 N 7.8668 Po przeliczeniu parametrów optymalnych otrzymano: K T T i d r d 0.4370 0.44 2.9438 2.94 [s] 0.6233 0.62 [s].364.4 5

Analiza właściwości eksploatacyjnych układu skorygowanego t wz + PID 0.4 2s+ s+ 0.8s+ y y Rys. 7.34. Schemat blokowy z regulatorem dobranym za pomocą przybornika NCD 52

.2.0 0.8 y 0.6 0.4 0.2 0.0 0.0 0.5.0.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 Czas [s] Rys. 7.35. Charakterystyka skokowa układu skorygowanego 53

Tabela 7.6. Zestawienie wyników badań symulacyjnych Parametr Układ oryginalny Układ po korekcji PI Układ po korekcji PID ε sw 0.734 A w 0 0 κ, % 0 0 0 t r2%, s 5.74 2.3.75 Jak widać, cele korekcji zostały zrealizowane, a regulator PID w porównaniu z PI spowodował znaczne skrócenie czasu regulacji. 54