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

Podobne dokumenty
Technika regulacji automatycznej

Podstawowe człony dynamiczne. dr hab. inż. Krzysztof Patan

Sposoby modelowania układów dynamicznych. Pytania

Informatyczne Systemy Sterowania

Automatyka i robotyka

LABORATORIUM MODELOWANIA I SYMULACJI. Ćwiczenie 4 PODSTAWOWE UKŁADY DYNAMICZNE

1. POJĘCIA PODSTAWOWE I RODZAJE UKŁADÓW AUTOMATYKI

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

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

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

Technika regulacji automatycznej

PODSTAWY AUTOMATYKI. MATLAB - instrukcje i funkcje zewnętrzne. Grafika w Matlabie. Wprowadzenie do biblioteki Control System Toolbox.

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Rozwiązywanie równań różniczkowych z niezerowymi warunkami początkowymi

Języki Modelowania i Symulacji

Projektowanie układów metodą sprzężenia od stanu - metoda przemieszczania biegunów

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

Podstawowe człony dynamiczne

Automatyka i sterowanie w gazownictwie. Regulatory w układach regulacji

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

CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWE

Ćwiczenie nr 6 Charakterystyki częstotliwościowe

Transmitancje i charakterystyki częstotliwościowe. Krzysztof Patan

Automatyka i robotyka

Katedra Automatyzacji Laboratorium Podstaw Automatyzacji Produkcji Laboratorium Podstaw Automatyzacji

Technika regulacji automatycznej

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

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

Laboratorium z automatyki

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

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

Stabilność. Krzysztof Patan

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

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

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

Transmitancje układów ciągłych

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

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

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

Podstawy środowiska Matlab

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra InŜynierii Systemów Sterowania Podstawy Automatyki

Podstawy Automatyki. Wykład 5 - stabilność liniowych układów dynamicznych. 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

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

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

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

Laboratorium z podstaw automatyki

PROTOKÓŁ POMIAROWY - SPRAWOZDANIE

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

Laboratorium z podstaw automatyki

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

E-E-A-1008-s5 Komputerowa Symulacja Układów Nazwa modułu. Dynamicznych. Elektrotechnika I stopień Ogólno akademicki. Przedmiot kierunkowy

Rok akademicki: 2030/2031 Kod: RAR n Punkty ECTS: 7. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Ćwiczenie nr 1 Odpowiedzi czasowe układów dynamicznych

Korekcja układów regulacji

Teoria sterowania - studia niestacjonarne AiR 2 stopień

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

Automatyka i Regulacja Automatyczna Laboratorium Zagadnienia Seria II

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Teoria sterowania Control theory. Automatyka i Robotyka II stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Z-ZIP-103z Podstawy automatyzacji Basics of automation

Elektrotechnika I stopień Ogólno akademicki. Przedmiot kierunkowy. Obowiązkowy Polski VI semestr zimowy

Interpolacja, aproksymacja całkowanie. Interpolacja Krzywa przechodzi przez punkty kontrolne

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

ZASTOSOWANIA PRZEKSZTAŁCENIA ZET

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

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

Automatyka i robotyka ETP2005L. Laboratorium semestr zimowy

Automatyka i Robotyka I stopień ogólno akademicki studia niestacjonarne Automatyka Przemysłowa Katedra Automatyki i Robotyki Dr inż.

Dynamiczne badanie wzmacniacza operacyjnego- ćwiczenie 8

Wydział Elektryczny Katedra Telekomunikacji i Aparatury Elektronicznej

Procesy i systemy dynamiczne Nazwa przedmiotu SYLABUS A. Informacje ogólne

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

Laboratorium nr 1. dsolve( rownanie1, rownanie2,, warunek 1, warunek 2 );

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 7

Procedura modelowania matematycznego

Analiza właściwości filtrów dolnoprzepustowych

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

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

Automatyka przemysłowa i sterowniki PLC Kod przedmiotu

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

Wydział Elektryczny Katedra Telekomunikacji i Aparatury Elektronicznej

Badanie stabilności liniowych układów sterowania

ZAJĘCIA VII. Zastosowanie estymatora LS do identyfikacji obiektów dynamicznych

PODSTAWOWE CZŁONY DYNAMICZNE

Układ regulacji automatycznej (URA) kryteria stabilności

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

Rok akademicki: 2014/2015 Kod: RME s Punkty ECTS: 6. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

UKŁADY JEDNOWYMIAROWE. Część II UKŁADY LINIOWE Z OPÓŹNIENIEM

Sterowanie Napędów Maszyn i Robotów

Sterowanie Napędów Maszyn i Robotów

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

Właściwości dynamiczne kolektora słonecznego a efektywność instalacji grzewczej

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Modele układów dynamicznych - laboratorium. SIMULINK - wprowadzenie

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

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

Transkrypt:

Laboratorium nr 3. Cele ćwiczenia Projektowanie układów automatyki z wykorzystaniem Matlaba i Simulinka poznanie sposobów tworzenia liniowych modeli układów automatyki, zmiana postaci modeli, tworzenie schematów blokowych układów automatyki, wyznaczanie charakterystyk czasowych i częstotliwościowych układów automatyki. Wprowadzenie teoretyczne. Modele układów automatyki W Matlabie najczęściej wykorzystuje się następujące postacie liniowych modeli dynamicznych: równania stanu i wyjścia Do ich pełnego określenia wystarcza podanie macierzy A, B, C i D 3 Np. A = B = C = [ ] D = [ ] Wykorzystując instrukcję ss(a, B, C, D) możemy zobaczyć postać modelu na ekranie. macierze transmitancji (tylko dla układów SIMO - jedno wejście, wiele wyjść) Transmitancje podaje się w postaci pary wektorów zawierających współczynniki licznika i mianownika, przy czym umieszcza się je tam wg malejących potęg operatora s. Np. wektory: L = [ ], M = [ 3 ] odpowiadają transmitancji: G( s) = s s + + 3s + Wykorzystując instrukcję tf(l, M) możemy zobaczyć postać transmitancji na ekranie... Zmiana postaci modeli funkcje sstf oraz tfss [L, M] = sstf (A, B, C, D, iu) [A, B, C, D] = tfss (L, M) Funkcja sstf zamienia równania stanu na odpowiadającą im transmitancję liczoną względem wejścia o numerze iu. Wektor L zawiera współczynniki licznika transmitancji. Wektor M zawiera współczynniki mianownika transmitancji. Funkcja tfss dokonuje konwersji opisu układu w postaci transmitancji na opis w postaci zmiennych stanu. Kolejne macierze oznaczają: A macierz stanu, B macierz wejść, C macierz wyjść, D macierz transmisji.

.3. Tworzenie schematów blokowych Poniżej przedstawiono funkcje umożliwiające uzyskanie wypadkowych modeli dla układów ze sprzężeniem zwrotnym oraz połączonych szeregowo lub równolegle cloop - układ z czystym sprzężeniem zwrotnym [L, M] = cloop (L, M,znak) feedback - układ ze sprzężeniem zwrotnym z kompensatorem w obwodzie sprzężenia [L, M] = feedback (L, M, L, M, znak) series - szeregowe połączenie dwóch układów [L, M] = series (L, M, L, M) parallel - równoległe połączenie dwóch układów [L, M] = parallel (L, M, L, M) Znak sprzężenia - parametr znak powinien mieć wartość (domyślnie) dla sprzężenia dodatniego i wartość - dla ujemnego..4. Wyznaczanie charakterystyk czasowych Charakterystyka impulsowa dla układów ciągłych. impulse (A, B, C, D, iu) impulse (L, M) [Y, X, t] = impulse (L, M) Charakterystyka skokowa dla układów ciągłych. step (A, B, C, D, iu) step (L, M) [Y, X, t] = step (L, M).5. Wyznaczanie charakterystyk częstotliwościowych Charakterystyka amplitudowo- fazowa dla układów ciągłych. nyquist (A, B, C, D, iu) nyquist (L, M) [re, im, w] = nyquist (L, M) Charakterystyki częstotliwościowe dla układów ciągłych. bode (A, B, C, D, iu) bode (L, M) [ampl, faza, w] = bode (L, M)

3. Przebieg ćwiczenia 3.. Dla podanych macierzy dokonać zamiany modelu na postać transmitancji operatorowej 4, a) =, A B = C = [ ] D = [] A = B = C D 3 b) = [ ] = [] 3.. Dla podanych transmitancji operatorowych dokonać zamiany modelu na postać macierzową 4s = s + a) G ( s), b) G ( s) =, c) G( s) =, d) G ( s ) = 3 s + 4s + 6 5s 3.3. Wyznaczyć charakterystyki czasowe oraz częstotliwościowe następujących elementów automatyki: a) element proporcjonalny: K = ; b) element całkujący idealny: K = 3; c) element różniczkujący idealny: T = 5; d) element różniczkujący rzeczywisty: T =., T = 8; e) element inercyjny I-go rzędu: K=3, T = ; f) element inercyjny II-go rzędu: K=, T =, T = 4; g) element oscylacyjny II-go rzędu: K =, ω =, ζ =.4; Przykład Wyznaczyć charakterystyki czasowe oraz częstotliwościowe elementu inercyjnego I-go rzędu: ( s) G gdzie: K =, T = 3 K = Ts + >> l=[]; >> m=[3,]; >> step(l,m).9 Step Response >> impulse(l,m).35.3 Impulse Response.8.5 Amplitude.7.6.5.4.3 Amplitude..5...5. 4 6 8 4 6 8 Time (sec ) 4 6 8 4 6 8 Time (sec) 3

>> nyquist(l,m) >> bode(l,m) Nyquist Diagram Bode Diagram.8-5 Imaginary Axis.6.4. -. Magnitude (db) - -5 - -5-3 -.4 -.6 -.8 Phase (deg) -45 - - -.8 -.6 -.4 -...4.6.8 Real Axis -9 - - Frequency (rad/sec) 3.4. Przyjmując następujące dane: Kr =.5, T d = 3, T i = i T = napisać m-plik, który pozwoli wykreślić charakterystyki: skokową, impulsową, amplitudowo-fazową, logarytmiczną modułu i fazy dla układu przedstawionego poniżej. Przykład Przyjmując następujące dane: K = i T = 4 napisać m-plik, który pozwoli wykreślić charakterystykę amplitudowo fazową, logarytmiczna modułu i logarytmiczną fazy dla układu przedstawionego poniżej. %Dane k=.5;t=3; %Licznik i mianownik k+/ts [L,M]=parallel([k],[],[],[T ]); w=:.:; [mod,faza,w]=bode(l,m); %Charakterystyka amplitudowo - fazowa nyquist(l,m,w);axis([- 5-5 ]);grid;pause %Charakterystyka logarytmiczna modułu semilogx(w,*log(mod)); grid;ylabel('lm [db]');pause %Charakterystyka logarytmiczna fazy semilogx(w,faza); grid;ylabel('faza [stopnie]');pause; 4

3.5. Dla układów opasanych macierzami A, B, C, D w punkcie 3., wyznaczyć odpowiedź skokową w Matlabie a następnie zbudować modele tych układów w Simulinku i również wyznaczyć dla nich odpowiedz skokową. 4. Sprawozdanie z przebiegu ćwiczenia Na podstawie przeprowadzonych symulacji należy przygotować sprawozdanie, które powinno zawierać zrealizowane na zajęciach różne modele układów automatyki, przebiegi charakterystyk czasowych i częstotliwościowych dla badanych układów oraz wnioski końcowe. Literatura [] Brzózka J., Ćwiczenia z Automatyki w MATLABIE i SIMULINKU, Wydawnictwo Mikon, Warszawa 997 [3] Zalewski A., Cegieła R., MATLAB: obliczenia numeryczne i ich zastosowania, Wydawnictwo Nakom, Poznań 996 5