LABORATORIUM PODSTAW AUTOMATYKI

Podobne dokumenty
LABORATORIUM PODSTAW AUTOMATYKI

LABORATORIUM PODSTAW AUTOMATYKI

LABORATORIUM PODSTAW AUTOMATYKI

LABORATORIUM PODSTAW AUTOMATYKI

Teoria sterowania 1 Temat ćwiczenia nr 7a: Synteza parametryczna układów regulacji.

Katedra Systemów Przetwarzania Sygnałów SZEREGI FOURIERA

LABORATORIUM SYGNAŁÓW I SYSTEMÓW. Ćwiczenie 1

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

Sterowanie Ciągłe. Używając Simulink a w pakiecie MATLAB, zasymulować układ z rysunku 7.1. Rys.7.1. Schemat blokowy układu regulacji.

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

1. Rezonans w obwodach elektrycznych 2. Filtry częstotliwościowe 3. Sprzężenia magnetyczne 4. Sygnały odkształcone

R w =

Politechnika Poznańska, Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów Wykłady 3,4, str. 1

Temat ćwiczenia: GENERATOR FUNKCYJNY i OSCYLOSKOP Układ z diodą prostowniczą, pomiary i obserwacje sygnałów elektrycznych Wprowadzenie AMD

POMIAR PARAMETRÓW SYGNAŁOW NAPIĘCIOWYCH METODĄ PRÓKOWANIA I CYFROWEGO PRZETWARZANIA SYGNAŁU

Temat 6. ( ) ( ) ( ) k. Szeregi Fouriera. Własności szeregów Fouriera. θ możemy traktować jako funkcje ω, których dziedziną jest dyskretny zbiór

Temat ćwiczenia: STANY NIEUSTALONE W OBWODACH ELEKTRYCZNYCH Badanie obwodów II-go rzędu - pomiary w obwodzie RLC A.M.D. u C

Regulatory. Zadania regulatorów. Regulator

POMIARY CZĘSTOTLIWOŚCI I PRZESUNIĘCIA FAZOWEGO SYGNAŁÓW OKRESOWYCH. Cel ćwiczenia. Program ćwiczenia

3. EKSPERYMENTALNE METODY WYZNACZANIA MODELI MATEMATYCZNYCH Sposób wyznaczania charakterystyki czasowej

Układ regulacji ze sprzężeniem od stanu

BADANIE DYNAMICZNYCH WŁAŚCIWOŚCI PRZETWORNIKÓW POMIAROWYCH

Badanie funktorów logicznych TTL - ćwiczenie 1

Temat ćwiczenia: POMIARY W OBWODACH ELEKTRYCZNYCH PRĄDU STAŁEGO. A Lp. U[V] I[mA] R 0 [ ] P 0 [mw] R 0 [ ] 1. U 0 AB= I Z =

Nr 2. Laboratorium Maszyny CNC. Politechnika Poznańska Instytut Technologii Mechanicznej

( ) + ( ) T ( ) + E IE E E. Obliczanie gradientu błędu metodą układu dołączonego

A4: Filtry aktywne rzędu II i IV

Podstawy Elektroniki dla Elektrotechniki

Pomiary napięć przemiennych

Modelowanie i analiza własności dynamicznych obiektów regulacji

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTRONIKI PROSTOWNIKI

Regulacja ciągła i dyskretna

C d u. Po podstawieniu prądu z pierwszego równania do równania drugiego i uporządkowaniu składników lewej strony uzyskuje się:

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego. Badanie przerzutników

ZASTOSOWANIE WZMACNIACZY OPERACYJNYCH DO LINIOWEGO PRZEKSZTAŁCANIA SYGNAŁÓW. Politechnika Wrocławska

Ćwiczenie 5. Pomiary parametrów sygnałów napięciowych. Program ćwiczenia:

Zauważmy, że wartość częstotliwości przebiegu CH2 nie jest całkowitą wielokrotnością przebiegu CH1. Na oscyloskopie:

Ćwiczenie - 9. Wzmacniacz operacyjny - zastosowanie nieliniowe

Laboratorium z PODSTAW AUTOMATYKI, cz.1 EAP, Lab nr 3

PAlab_4 Wyznaczanie charakterystyk częstotliwościowych

INSTRUKCJA UŻYTKOWANIA OSCYLOSKOPU TYPU HP 54603

ĆWICZENIE 4 Badanie stanów nieustalonych w obwodach RL, RC i RLC przy wymuszeniu stałym

ĆWICZENIE 7 WYZNACZANIE LOGARYTMICZNEGO DEKREMENTU TŁUMIENIA ORAZ WSPÓŁCZYNNIKA OPORU OŚRODKA. Wprowadzenie

Szeregi Fouriera (6 rozwiązanych zadań +dodatek)

WAHADŁO SPRĘŻYNOWE. POMIAR POLA ELIPSY ENERGII.

Regulacja dwupołożeniowa.

Parametry czasowe analogowego sygnału elektrycznego. Czas trwania ujemnej części sygnału (t u. Pole dodatnie S 1. Pole ujemne S 2.

Katedra Automatyzacji Laboratorium Podstaw Automatyzacji Produkcji Laboratorium Podstaw Automatyzacji

Wyznaczanie charakterystyk częstotliwościowych

Wpływ niedokładności w torze pomiarowym na jakość regulacji

9. Sprzężenie zwrotne własności

Podstawowe człony dynamiczne

MGR Ruch drgający.

Politechnika Wrocławska Wydział Elektroniki, Katedra K-4. Klucze analogowe. Wrocław 2017

Filtry aktywne filtr środkowoprzepustowy

A-4. Filtry aktywne rzędu II i IV

Tranzystory bipolarne. Właściwości wzmacniaczy w układzie wspólnego kolektora.

Metody numeryczne. Instytut Sterowania i Systemów Informatycznych Wydział Elektrotechniki, Informatyki i Telekomunikacji Uniwersytet Zielonogórski

1. Opis teoretyczny regulatora i obiektu z opóźnieniem.

Badanie właściwości multipleksera analogowego

( 3 ) Kondensator o pojemności C naładowany do różnicy potencjałów U posiada ładunek: q = C U. ( 4 ) Eliminując U z równania (3) i (4) otrzymamy: =

Zaliczenie wykładu Technika Analogowa Przykładowe pytania (czas zaliczenia minut, liczba pytań 6 8)

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego. Badanie liczników

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, WYDZIAŁ PPT I-21 LABORATORIUM Z PODSTAW ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI 2 Ćwiczenie nr 8. Generatory przebiegów elektrycznych

1. Regulatory ciągłe liniowe.

Uśrednianie napięć zakłóconych

Ćwiczenie 6 WŁASNOŚCI DYNAMICZNE DIOD

E5. KONDENSATOR W OBWODZIE PRĄDU STAŁEGO

Ćw. 5. Badanie ruchu wahadła sprężynowego sprawdzenie wzoru na okres drgań

ĆWICZENIE 1 JEDNOFAZOWE OBWODY RLC U L U R U C. Informatyka w elektrotechnice

Ćwiczenie 13. Stanisław Lamperski WYZNACZANIE STAŁEJ SZYBKOŚCI REAKCJI ORAZ ENTROPII I ENTALPII AKTYWACJI

ĆWICZENIE 1 JEDNOFAZOWE OBWODY RLC. Informatyka w elektrotechnice ZADANIA DO WYKONANIA

BADANIE UKŁADÓW CYFROWYCH. CEL: Celem ćwiczenia jest poznanie właściwości statycznych układów cyfrowych serii TTL. PRZEBIEG ĆWICZENIA

Podstawy Automatyki Zbiór zadań dla studentów II roku AiR oraz MiBM

WIECZOROWE STUDIA NIESTACJONARNE LABORATORIUM UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH

Podstawowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych

ANALIZA, PROGNOZOWANIE I SYMULACJA / Ćwiczenia 1

POMIARY CZĘSTOTLIWOŚCI I PRZESUNIĘCIA FAZOWEGO SYGNAŁÓW OKRESOWYCH

zestaw laboratoryjny (generator przebiegu prostokątnego + zasilacz + częstościomierz), oscyloskop 2-kanałowy z pamięcią, komputer z drukarką,

LABORATORIUM PODSTAW OPTOELEKTRONIKI WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYK STATYCZNYCH I DYNAMICZNYCH TRANSOPTORA PC817

Zespół Placówek Kształcenia Zawodowego w Nowym Sączu

Filtry aktywne filtr górnoprzepustowy

DYNAMIKA KONSTRUKCJI

Wyznaczanie długości fali świetlnej za pomocą spektrometru siatkowego

LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI POMIAR PRZESUNIĘCIA FAZOWEGO

Ćwiczenie 21. Badanie właściwości dynamicznych obiektów II rzędu. Zakres wymaganych wiadomości do kolokwium wstępnego: Program ćwiczenia:

WSTĘP DO ELEKTRONIKI

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

Analiza właściwości filtrów dolnoprzepustowych

A. Cel ćwiczenia. B. Część teoretyczna

Przetwarzanie AC i CA

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Skręcalność właściwa sacharozy. opiekun ćwiczenia: dr A. Pietrzak

Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych Laboratorium Metrologii II. 2013/14. Grupa: Nr. Ćwicz.

27. Regulatory liniowe o wyjściu ciagłym. e(t) u(t) G r (s) G r (s) = U(s) E(s) = k p = k p + j0, k p > k p k ob.

CHARAKTERYSTYKI BRAMEK CYFROWYCH TTL

Ćwiczenie 2b. Pomiar napięcia i prądu z izolacją galwaniczną Symulacje układów pomiarowych CZUJNIKI POMIAROWE I ELEMENTY WYKONAWCZE

Przetworniki analogowo-cyfrowe.

Politechnika Poznańska, Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów Wykłady 5,6, str. 1

Podstaw Elektroniki Cyfrowej Wykonał zespół w składzie (nazwiska i imiona): Dzień tygodnia:

Transkrypt:

POLITECHIKA WROCŁAWSKA WYDZIAŁ ELEKTRYCZY KATEDRA EERGOELEKTRYKI KIERUEK STUDIÓW: MECHATROIKA Sudia sacjonarne inżyniersie LABORATORIUM PODSTAW AUTOMATYKI Insrucje do ćwiczeń laboraoryjnych Opracował: Janusz Saszewsi Wrocław 08

WYKAZ ĆWICZEŃ. Meody analizy ciągłych liniowych URA... [ćw. ]. Symulacja uładów serowania z wyorzysaniem paieu MATLAB... [ćw. 4, 5] 3. Badanie liniowych impulsowych URA... [ćw. 6] 4. Bezpośrednie serowanie cyfrowe...[ćw. 8] 5. Serowanie pracą silnia z wyorzysaniem serowniów PLC... (insrucja sanowisowa) 6. Analiza nieliniowych URA... [ćw. 9, 0] Uwaga: umery podane w nawiasach wadraowych odnoszą się do numeracji ćwiczeń w srypcie. Podsawy Auomayi. Ćwiczenia laboraoryjne. Praca zbiorowa pod red. A. Wiszniewsiego, Wrocław 000

. METODY AALIZY CIĄGŁYCH LIIOWYCH URA. Dany jes elemen inercyjny I-rzędu o nieznanych paramerach, T: Wyznaczyć paramery, T dwoma meodami: Ts a. poprzez badanie odpowiedzi na so jednosowy: y us u, u - warość sou jednosowego, T - wyznaczamy z wyresu: y syczna do ch-i y us 0,63y us T b. poprzez wyznaczenie charaerysyi ampliudowo- fazowej a wejście uładu podajemy sygnał sinus, poczynając od częsoliwości ila (ilanaście) Hz. Wyznaczamy paramery: U wy G( j ), argg ( j ) 360 f 360 U we f - częsoliwość sygnału (można odczyać wpros z generaora). Im{G(j)} arg{g(j)} u we u wy / 0 Re{G(j)} /T G(j) ierune zmiany Pomiary przeprowadzamy dla różnych warości f. a bieżąco liczymy przede wszysim warość arg G ( j), dbając o w miarę równomierny rozład ąa w przedziale (0, -90). arg Po wyreśleniu charaerysyi wyznaczamy paramery (wpros z rysunu) oraz T (ze wzoru G ( j) arcg( T) dla pomiaru najmniej odbiegającego od aprosymowanej ch-i). 3

Porównujemy warości, T obliczone (dwoma meodami) z warościami nasawionymi na modelu.. Dany jes elemen II-rzędu o nieznanych paramerach, T, T : T T s 3T s Wyznaczyć paramery, T, T dwoma meodami: a. poprzez badanie odpowiedzi na so jednosowy: yus, u - warość sou jednosowego, u Ponieważ, w innym, bardziej popularnym zapisie mamy: w pierwszym rou obliczamy warości n, T wg wzorów: n A ln A 3 A 4 ln A3, T n 3 G ( s) T s, zaem nts gdzie warości A, A, A 3 oraz ( 3 - ) wyznaczamy wpros z charaerysyi odpowiedzi na so jednosowy. y y us A A 3 3 - asępnie porównując współczynnii przy poszczególnych poęgach s, w obydwu równaniach na warość G (s) (ym z maiey i ym podanym powyżej), obliczamy warości T, T. b. poprzez wyznaczenie charaerysyi ampliudowo- fazowej Sposób wyznaczania charaerysyi analogicznie ja w puncie b. Po wyreśleniu charaerysyi wyznaczamy paramery, T, T. Porzebne wzory znajdują się w srypcie. Porównujemy warości, T, T obliczone (dwoma meodami) z warościami nasawionymi na modelu. 3. Opracować wniosi i uwagi do ćwiczenia. Podsawy Auomayi. Ćwiczenia laboraoryjne. Praca zbiorowa pod red. A. Wiszniewsiego, Wrocław 000 4

. SYMULACJA UKŁADÓW STEROWAIA Z WYKORZYSTAIEM PAKIETU MATLAB. Korzysając z naładi Simulin programu Malab zamodelować uład ja na rys. poniżej. Sep Inpu Sum s Inegraor Auo-Scale Graph (Scope) Zwrócić uwagę na fa wysępowania sprzężenia dodaniego. asępnie zmienić sprzężenie na ujemne i powórnie doonać symulacji. W olejnym rou zmienić warune począowy na inegraorze na niezerowy. Sprawdzić odpowiedź na so jednosowy.. Zamodelować w Simulin u obie dany ransmiancją II rzędu podaną przez prowadzącego (liczni - =, mianowni równanie wadraowe, >0). Korzysać ylo z bloów sumaora (Sum), inegraora (Inegraor) oraz wzmacniacza (Gain). Sprawdzić odpowiedź na so jednosowy. Przyład parz sryp, ćwicz 4. sr. 37, rys. 4. 3. Korzysając z blou sumaora (Sum) i blou opisującego ransmiancję (Transfer Fcn), zamodelować uład serowania w obwodzie zamnięym dla obieu III-rzędu. Paramery obieu dobrać a, aby orzymać odpowiedź sabilną o charaerze oscylacyjnym. Przyjąć =. 3. W programie Malab, zdefiniować liczni i mianowni ransmiancji z poprzedniego punu. p. dla G ( 3 s) 4s, liczni i mianowni definiujemy odpowiednio: 3s s l=; m=[4 3 ]; Sprawdzić sabilność uładu owarego orzysając z najbardziej ogólnej definicji sabilności (o położeniu biegunów ransmiancji). Wyorzysać omendę roos(m) do wyznaczenia biegunów ransmiancji. 3. Sprawdzić i zaobserwować efe działania funcji sep(l,m) i innych opisanych na sronie 6 (poniżej rysunu 5.4) w srypcie. Szczególnie zwrócić uwagę na funcje nyquis(l,m), nichols(l,m) (łącznie z ngrid) oraz margin(l,m) pod ąem badania sabilności uładu zamnięego na podsawie analizy uładu owarego. 4. Zwięszając wzmocnienie obieu, badać sabilność uładu zamnięego za pomocą 3-ch funcji wymienionych w puncie poprzednim. Doprowadzić do uray sabilności. 5. Opracować wniosi i uwagi do ćwiczenia. Podsawy Auomayi. Ćwiczenia laboraoryjne. Praca zbiorowa pod red. A. Wiszniewsiego, Wrocław 000 5

. Badanie impulsaora. 3. BADAIE LIIOWYCH IMPULSOWYCH URA a wejście serujące podajemy częsoliwość próbowania f p (na począe 0Hz). a wejście impulsaora podajemy sygnał 900Hz (sinus). Oscylosop podłączamy na wejście i wyjście uładu. Obserwujemy wyjście uładu dla różnych f p (w. Shannona!). Druujemy ylo dla f p 0Hz.. Badanie esrapolaora zerowego rzędu i liniowego. Łączymy szeregowo impulsaor i esrapolaor. Resza ja wyżej. 3. Wyznaczanie charaerysy błędów uładu impulsaor - esrapolaor: a. f ( f p ) f cons we, f we =;,5; ;,5; 3 Hz b. f ( fwe) f p0hz oddzielnie dla esrapolaora 0-go rzędu i liniowego według wzoru: max( x x) 00% A x gdzie A x - ampliuda sygnału wejściowego Uład pomiarowy: x - x * E x osc 4. Badanie sabilności uładu zamnięego ransmiancji I-rzędu w połączeniu z impulsaorem i esrapolaorem: a. dla różnych przy T p /T=cons, b. dla różnych T p przy =cons. Uład pomiarowy: - E Ts 5. Opracować wniosi i uwagi do ćwiczenia. 6

4. BEZPOŚREDIE STEROWAIE CYFROWE. Zamodelować obie odpowiednio I-go, II-go i III-rzędu. Paramery ransmiancji dobrać a (zapisać!), aby uzysać odpowiedzi na so jednosowy zbliżone do ych na rysunu poniżej. Paramery czasowe dobrać w seundach (nie ms!). Warość sou jednosowego przyjąć masymalnie 3V). Wyznaczyć: czas i warość usalenia. Każdą odpowiedź wydruować (Prin Screen). Dla obieu III-rzędu sprawdzić czy prawidłowo dobrany zosał czas próbowania (sryp : wzór 8.3 sr. 07). Jeżeli nie, o sorygować. y Ts obie I-rzędu y T T s 3T s obie II-rzędu Ts TT s 3T s obie III-rzędu. Zbadać odpowiedź obieu III-rzędu na so jednosowy w uładzie zamnięym. Aby uzysać uład zamnięy bez regulaora PID, należy jego paramery usawić odpowiednio: K p =, K i =0, K d =0. Wyznaczyć paramery: czas i warość pierwszego masimum, czas i warość usalenia. 3. W uładzie zamnięym dobrać paramery regulaora P, PI i PID zgodnie z regułą Zieglera icholsa, meodą granicy sabilności (sryp: wzory w abeli 8., sr. 08). ie dopuścić, aby warości sygnałów przeroczyły poziom 5V. W razie porzeby zmniejszyć warość sou jednosowego. Wyznaczyć paramery (czas i warość pierwszego masimum, czas i warość usalenia) dla 3-ch rodzajów regulaora. 4. Popróbować w sposób ręczny a zmienić, paramery regulaora PID, aby uzysać poprawniejszą odpowiedź uładu. Prowadzący poda óry paramer odpowiedzi zmienić (polepszyć). 5. Porównać i zinerpreować wszysie orzymane wynii. 6. ie zmieniając paramerów obieu i regulaora zmniejszyć -ronie czas próbowania. Obserwować odpowiedź na so jednosowy. Uzasadnić dlaczego odpowiedź się zmieniła. 7. Opracować wniosi i uwagi do ćwiczenia. y Podsawy Auomayi. Ćwiczenia laboraoryjne. Praca zbiorowa pod red. A. Wiszniewsiego, Wrocław 000 7

5. STEROWAIE PRACĄ SILIKA Z WYKORZYSTAIEM STEROWIKÓW PLC. Wydruować odpowiedź na so jednosowy dla silnia prądu sałego. a podsawie odpowiedzi wyznaczyć paramer α (parz rys. poniżej). Przyjąć L=0,5s. Y=obroy odczyane usalone (po sou) [obr/min] minus obroy odczyane usalone (przed soiem) [obr/min] U=(obroy zadane (po sou) [p.u.] minus obroy zadane (przed soiem) [p.u.])*800 obr/min. Zgodnie ze wzorem (5) zewnęrznej insrucji sanowisowej wyznaczyć ores próbowania. Obliczyć błąd pomiaru prędości obroowej silnia (parz wzór w Dodau zewnęrznej insrucji sanowisowej) Przed przysąpieniem do realizacji dalszej części ćwiczenia obowiązowo sonsulować wynii z prowadzącym. Sorygować warość oresu próbowania zgodnie z sugesiami prowadzącego. 3. Korzysając z ab. i wzorów (7) zewnęrznej insrucji sanowisowej wyznaczyć paramery regulaorów P, PI i PID. Orzymane czasy przeliczyć na minuy. 4. Wprowadzić obliczone paramery regulaorów (pomocna będzie ab. zewnęrznej insrucji sanowisowej). Zadać so jednosowy, wydruować odpowiedź. UWAGA: jao warość począową (przed soiem) przyjąć obroy w zaresie od 300 do 600 obr/min, jao warość ońcową (po sou) przyjąć obroy w zaresie od 900 do 300 obr/min. 5. Porównać i zinerpreować wszysie orzymane wynii. 6. Opracować wniosi i uwagi do ćwiczenia. 8

6. AALIZA IELIIOWYCH URA. Podać na wejście elemenu nieliniowego sygnał sinusoidę 00 Hz. Oscylosop doładnie wyzerować i nasawić jednaowe wzmocnienia w obydwu anałach. asępnie podłączyć go na wejście i wyjście uładu. Zmieniać paramery elemenu nieliniowego i obserwować zarówno na anałach (ryb Y) ja i w rybie XY. Wydruować po jednym najcieawszym przypadu (aim, aby żaden z paramerów nie był wyzerowany, ani masymalny). Po wydruowaniu nie zmieniać nasaw elemenu nieliniowego.. Powórzyć powyższe dla drugiego elemenu nieliniowego. 3. Analogicznie ja w puncie podłączyć ylo elemen liniowy o ransmiancji =. obserwować w rybie XY dla różnych warości. Zrobić wydru dla =. 4. Połączyć nasępujące ułady według poniższych schemaów (dla -go elemenu nieliniowego): 00 Hz (sin) K a. 00 Hz (sin) K b. 00 Hz (sin) K (-) 00 Hz (sin) (-) K c, d. e, f. Obserwować zachowanie się wyjścia uładu w rybie XY dla różnych warości (na co ma wpływ zmiana?). Wydruować ażdy przypade ylo dla =. W domu graficznie wyznaczyć wypadowe połączenie elemenów (jeden dla przyładu a lub b oraz drugi dla przyładu c lub d. Doładny opis wyznaczania charaerysy znajduje się w srypcie na sronach 6 i 7) 5. Podłączyć uład według schemau poniżej (ransmiancja II-rzędu, przeaźni rójpołożeniowy z hiserezą). ic nie podawać na wejście uładu. Zaobserwować pojawienie się drgań w uładzie. Odczyać ich ampliudę i ores. - G(s) 6. Opracować wniosi i uwagi do ćwiczenia. Podsawy Auomayi. Ćwiczenia laboraoryjne. Praca zbiorowa pod red. A. Wiszniewsiego, Wrocław 000 9