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

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

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

Regulacja dwupołożeniowa (dwustawna)

1. POJĘCIA PODSTAWOWE I RODZAJE UKŁADÓW AUTOMATYKI

Instrukcja do ćwiczenia 6 REGULACJA TRÓJPOŁOŻENIOWA

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

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY KATEDRA AUTOMATYKI I ELEKTRONIKI. Badanie układu regulacji dwustawnej

Automatyka i sterowania

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

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

REGULATORY W UKŁADACH REGULACJI AUTOMATYCZNEJ

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

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

Podstawy automatyki i robotyki AREW001 Wykład 2 Układy regulacji i regulatory

Automatyka i sterowanie w gazownictwie. Regulatory w układach regulacji

Automatyka i robotyka ETP2005L. Laboratorium semestr zimowy

Automatyka i Regulacja Automatyczna Laboratorium Zagadnienia Seria II

1. Opis teoretyczny regulatora i obiektu z opóźnieniem.

Cel ćwiczenia: Podstawy teoretyczne:

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

Sposoby modelowania układów dynamicznych. Pytania

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

Regulator P (proporcjonalny)

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

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

Rys. 1 Otwarty układ regulacji

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

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

UKŁADY AUTOMATYCZNEJ REGULACJI MATERIAŁY POMOCNICZE DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

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

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

Laboratorium elementów automatyki i pomiarów w technologii chemicznej

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

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

11. Dobór rodzaju, algorytmu i nastaw regulatora

Automatyka i robotyka

1. Regulatory ciągłe liniowe.

INSTRUKCJA Regulacja PID, badanie stabilności układów automatyki

Automatyka i robotyka

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

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

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

Realizacje regulatorów PID w sterownikach PLC Siemens S7-1200

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

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

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

Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska Katedra Ciepłownictwa. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

PODSTAWY AUTOMATYKI IV. URZĄDZENIA GRZEJNE W UKŁADACH AUTOMATYCZNEJ REGULACJI

Praktyka inżynierska korzystamy z tego co mamy. regulator. zespół wykonawczy. obiekt (model) Konfiguracja regulatora

REGULACJA DWUPOŁOŻENIOWA

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

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

Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska Katedra Ciepłownictwa. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

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

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

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

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

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

Automatyka w inżynierii środowiska. Wykład 1

SYNTEZA UKŁADU DWUPOŁOŻENIOWEJ REGULACJI POZIOMU CIECZY W ZBIORNIKU

Mechatronika i inteligentne systemy produkcyjne. Aktory

Plan wykładu. Własności statyczne i dynamiczne elementów automatyki:

(Wszystkie wyniki zapisywać na dysku Dane E:)

Urządzenia nastawcze

Transmitancje układów ciągłych

(Wszystkie wyniki zapisywać na dysku Dane E:)

II. STEROWANIE I REGULACJA AUTOMATYCZNA

Realizacja regulatorów analogowych za pomocą wzmacniaczy operacyjnych. Instytut Automatyki PŁ

Ćwiczenie 4 - Badanie charakterystyk skokowych regulatora PID.

Podział regulatorów: I. Regulatory elektroniczne: II. Regulatory bezpośredniego działania: III. Regulatory dwustawne i trójstawne:

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

Regulacja dwupołożeniowa.

Laboratorium z podstaw automatyki

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

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

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

BADANIE PRZERZUTNIKÓW ASTABILNEGO, MONOSTABILNEGO I BISTABILNEGO

Ćw. 18: Pomiary wielkości nieelektrycznych II

Informacje ogólne. Podstawy Automatyki. Instytut Automatyki i Robotyki

Regulator PID w sterownikach programowalnych GE Fanuc

Politechnika Białostocka Wydział Elektryczny Katedra Automatyki i Elektroniki. Badanie układu regulacji poziomu cieczy

Informacje ogólne. Podstawy Automatyki I. Instytut Automatyki i Robotyki

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

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

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

19. Wybrane układy regulacji Korekcja nieliniowa układów. Przykład K s 2. Rys Schemat blokowy układu oryginalnego

Karta (sylabus) przedmiotu


Regulatory wykonywane są z zaworami zamykanymi lub otwieranymi przy wzroście temperatury. Pozycja temperatury może być ukośna, pozioma lub pionowa.

Wzmacniacze operacyjne

AiR_TR2_5/9 Teoria Regulacji II Control Theory II. Automatyka i Robotyka I stopień ogólno akademicki studia niestacjonarne

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

7. PNEUMATYCZNY REGULATOR PID WŁAŚCIWOŚCI STATYCZNE I DYNAMICZNE. Cel zadania: Zbadanie statycznych i dynamicznych właściwości przemysłowego,

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

REGULATOR PI W SIŁOWNIKU 2XI

USTAWNIK TOLERUJĄCY USZKODZENIA TORU SPRZĘśENIA ZWROTNEGO

Pytania podstawowe dla studentów studiów II-go stopnia kierunku Elektrotechnika VI Komisji egzaminów dyplomowych

AiR_TR2_5/9 Teoria Regulacji II Control Theory II. Automatyka i Robotyka I stopień ogólno akademicki studia stacjonarne

Z-ZIP-103z Podstawy automatyzacji Basics of automation

Transkrypt:

Politechnika Warszawska Instytut Automatyki i Robotyki Prof. dr hab. inż. Jan Maciej Kościelny PODSTAWY AUTOMATYKI 12. Regulacja dwu- i trójpołożeniowa (wg. Holejko, Kościelny: Automatyka procesów ciągłych)

Układy nieliniowe 2 Układem nieliniowym jest każdy układ zawierający chociaż jeden element nieliniowy Elementy i układy nieliniowe opisywane są za pomocą nieliniowych równań różniczkowych, różnicowych lub algebraicznych. Nie obowiązuje ich zasada superpozycji. Nieliniowe są wszystkie układy zawierające elementy o działaniu przekaźnikowym lub elementy, w których uwzględniamy takie zjawiska jak tarcie suche, luzy, histereza albo mechaniczne ograniczenia ruchu.

Regulacja dwupołożeniowa 3 W układach regulacji dwupołożeniowej (dwustawnej) zadania regulatora spełnia przekaźnik dwupołożeniowy. e a u B włączenie dopływu energii (odpowiedź na skok o wartości B) e a u 0 wyłączenie dopływu energii

Przebieg wielkości regulowanej 4

Parametry przebiegu wielkości regulowanej 5 Parametry obiektu regulacji: k ob, T z, T o Parametry regulatora: a, B y u Bk ob y p wartość wielkości regulowanej jaka ustali się pod wpływem stałego włączenia mocy grzejnej u B y max, y min - maksymalna i minimalna wartość wielkości regulowanej y y max y min - amplituda oscylacji ustalonych y sr y max y min 2 - wartość średnia wielkości regulowanej e w sr y sr - średnia odchyłka regulacji t 1, t2, t 1 t 1 t 2 - czas załączania, czas wyłączania, współczynnik wypełnienia impulsu

Parametry przebiegu wielkości regulowanej 6 Gdy w=0.5y u, czas t 1 = t 2, natomiast T osc = t 1 + t 2, jest wówczas najkrótszy. Amplituda oscylacji ustalonych: Wnioski: e śr =0 dla w=0.5y u (tylko wtedy) e śr nie zależy od a

Wpływ T o na przebieg y 7

Wpływ wielkości energii B na przebieg y 8

Przebieg zmian wielkości regulowanej 9 przy różnych wartościach w

Obiekt całkujący z opóźnieniem 10 G( s) k s e st 0

Korekcja układu regulacji dwupołożeniowej 11 Przez podział mocy elementu wykonawczego Moc sygnału B 1 dzieli się na dwie części: B 1 =B 1 +B 2

Korekcja układu regulacji dwupołożeniowej 12 Regulator ma własności zbliżone do PD U( s) E( s) 1 B k1 B T s 1 1 1 k 1 ( T s 1) 1

Korekcja układu regulacji dwupołożeniowej 13 Regulator ma własności zbliżone do PID

Regulacja trójpołożeniowa 14 Przekaźnik trójpołożeniowy: idealny, z histerezą Istotne znaczenie regulatorów trójpołożeniowych polega na możliwości sterowania przez nie zespołów wykonawczych zaopatrzonych w silniki nawrotne (rewersyjne). Trzy stany na wyjściu regulatora (umownie +1, 0, -1) odpowiadają wówczas ruchowi silnika wykonawczego w jednym kierunku, spoczynkowi i ruchowi w drugim kierunku.

Regulacja trójpołożeniowa 15 Regulator trójpołożeniowy rozpatrywany łącznie z silnikiem wykonawczym, który jest elementem całkującym, ma własności podstawowe zbliżone do regulatora I. Dzięki temu odchylenie statyczne w układzie regulacji trójpołożeniowej może być bliskie zera, czego nie można otrzymać w układzie regulacji dwupołożeniowej.

Regulacja trójpołożeniowa - przykład 16 Zastosowanie regulatorów trójpołożeniowych, bez dodatkowych członów korekcyjnych, rzadko daje zadowalające rezultaty. Inercja rzeczywistego obiektu jest na ogół tak duża w stosunku do prędkości silnika wykonawczego, że układ może być stabilny tylko przy bardzo dużej strefie nieczułości regulatora, co prowadzi do zmniejszenia dokładności statycznej.

Regulator krokowy 17 Poprawę własności dynamicznych układu można uzyskać przez objęcie przekaźnika pętlą sprzężenia zwrotnego, w wyniku czego otrzymuje się tzw. regulator krokowy. Dzięki objęciu przekaźnika trójpołożeniowego dynamicznym sprzężeniem zwrotnym o transmitancji G z (s), na jego wyjściu pojawia się ciąg impulsów x 1 powodujący poruszanie się silnika wykonawczego krokami. Własności regulatorów krokowych można analizować podobnie jak regulatorów dwupołożeniowych z korekcją. Jeżeli zmiany odchylenia regulacji e są powolne, to dla uśrednionych wartości sygnału nastawiającego x obowiązuje zależność: x( s) 1 1 e( s) G ( s) T s z m

Regulator krokowy 18 Regulator krokowy ma własności zbliżone do PI, jeżeli: k1 Gz ( s) T s 1 i x( s) e( s) Ti s 1 1 k T s T kt 1 (1 T 1 m m is i ) Regulator krokowy ma własności zbliżone do PID, jeżeli sprzężenie zwrotne przekaźnika ma postać:

Algorytm 2P 19 Współcześnie działanie dwupołożeniowe realizowane jest jak na poniższym schemacie. Sygnał u jest ciągiem impulsów o jednakowej amplitudzie i stałym okresie impulsowania T 2P. Czas trwania impulsu jest proporcjonalny do sygnału u c z bloku regulatora PID T T k imp 2P u k c 100 Modulator szerokości impulsu

Algorytm 2P odpowiedź skokowa 20

Algorytm 3P 21

Algorytm 3P ze sprzężeniem zewnętrznym 22 Algorytm 3P nie może być stosowany do sterowania z silnikami rewersyjnymi. Wykorzystywany jest pomiar przesunięcia trzpienia siłownika.