Teoria i technika systemów.

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

Rys1. Schemat blokowy uk adu. Napi cie wyj ciowe czujnika [mv]

Sterowanie optymalne

1. POJĘCIA PODSTAWOWE I RODZAJE UKŁADÓW AUTOMATYKI

Rys.1 Schemat blokowy uk adu miliwatomierza.

Teoria Sterowania. Warunki zaliczenia

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Dynamika Uk adów Nieliniowych 2009 Wykład 11 1 Synchronizacja uk adów chaotycznych O synchronizacji mówiliśmy przy okazji języków Arnolda.

Elektrotechnika I stopień ogólnoakademicki. niestacjonarne. przedmiot kierunkowy. obieralny polski semestr VIII semestr letni. nie. Laborat. 16 g.

Elektrotechnika I stopień ogólnoakademicki. niestacjonarne. przedmiot kierunkowy. obieralny polski semestr VII semestr zimowy. nie

Laboratorium elektryczne. Falowniki i przekształtniki - I (E 14)

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

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

Karta (sylabus) przedmiotu

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

System zabezpieczenia i monitorowania maszyn wirnikowych TNC 2010

Elementy pneumatyczne

PL B1. Sposób regulacji prądu silnika asynchronicznego w układzie bez czujnika prędkości obrotowej. POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL

Podstawy automatyzacji

Elektrotechnika II stopień ogólnoakademicki. stacjonarne. przedmiot specjalnościowy. obowiązkowy polski semestr I semestr zimowy

1. Podstawowe pojęcia

Karta (sylabus) przedmiotu

Informacje ogólne. Podstawy Automatyki. Instytut Automatyki i Robotyki

dtron 16.1 KOMPAKTOWY REGULATOR MIKROPROCESOROWY

Karta (sylabus) przedmiotu

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

Projektowanie układów metodą sprzężenia od stanu - metoda przemieszczania biegunów

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Mechatronika Studia pierwszego stopnia. Podstawy automatyki Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy Kod przedmiotu:

Automatyka ch odnicza seminarium. SiUChKl. Gda sk, r.

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

Z-ZIP-103z Podstawy automatyzacji Basics of automation

Sposoby modelowania układów dynamicznych. Pytania

Jumo dtron 04.1 Jumo dtron 08.1 Regulatory mikroprocesorowe Wykonanie obudowy wg DIN

E2_PA Podstawy automatyki Bases of automatic. Elektrotechnika II stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

GAF 860 wzmacniacz kanałowy DVB-T / DVB-H INSTRUKCJA OBSŁUGI

Kierunek: Automatyka i Robotyka Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne. Wykład Ćwiczenia

KARTA PRZEDMIOTU 26/406. Wydział Mechaniczny PWR

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

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Automatyka i Regulacja Automatyczna SEIwE- sem.4

II. STEROWANIE I REGULACJA AUTOMATYCZNA

Egzamin / zaliczenie na ocenę*

Automatyka i sterowania

Rozszerzony konspekt preskryptu do przedmiotu Sterowanie napędów i serwonapędów elektrycznych

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

Podstawy robotyki - opis przedmiotu

1. Wiedza i umiejętności z fizyki ogólnej na poziomie kursu Fizyka Znajomość analizy matematycznej na poziomie kursu Analiza matematyczna I

I. KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU

KARTA PRZEDMIOTU 1/5. Wydział Mechaniczny PWR

Regulator liniowo kwadratowy na przykładzie wahadła odwróconego

ZASTOSOWANIE METOD HAPTYCZNYCH W MODELOWANIU I ANALIZACH IN%YNIERSKICH

I. KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU

Politechnika Poznańska Instytut Technologii Mechanicznej. Laboratorium MASZYN I URZĄDZEŃ TECHNOLOGICZNYCH. Nr 2

Automatyka i robotyka

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

Teoria sterowania Control theory. Elektrotechnika I stopień ogólnoakademicki. niestacjonarne. przedmiot kierunkowy

PLAN STUDIÓW - STUDIA STACJONARNE I STOPNIA kierunek: automatyka i robotyka

Dynamika procesu zmienna stała. programowalne zmiany parametrów r.

Podstawy automatyki Bases of automatic

ELEMENTY REGULATORÓW ELEKTRYCZNYCH (A 4)

3/13/2012. Automatyka i Sterowanie PRz Wprowadzenie. Wprowadzenie. Historia automatyki. dr inż. Tomasz Żabiński. Odśrodkowy regulator prędkości

Automatyka przemysłowa i sterowniki PLC Kod przedmiotu

Inżynieria Bezpieczeństwa I stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólnoakademicki / praktyczny)

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

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

Przemiennik cz stotliwo ci Starvert ic5

2.2. Metoda przez zmianę strumienia magnetycznego Φ Metoda przez zmianę napięcia twornika Układ Ward-Leonarda

WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI 1. Zalecana znajomość matematyki odpowiadająca maturze na poziomie podstawowym

Mechatronika i szybkie prototypowanie układów sterowania

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 5

Automatyka i robotyka

Zautomatyzowane systemy produkcyjne Kod przedmiotu

Wykład nr 1 Podstawowe pojęcia automatyki

Mechanika Analityczna

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

Mechanika techniczna z wytrzymałoci materiałów I

Plan. Zakres badań teorii optymalizacji. Teoria optymalizacji. Teoria optymalizacji a badania operacyjne. Badania operacyjne i teoria optymalizacji

I. KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU

Zał nr 4 do ZW. Dla grupy kursów zaznaczyć kurs końcowy. Liczba punktów ECTS charakterze praktycznym (P)

Inżynieria Systemów Dynamicznych (4)

Oscyloskopy, analizatory stanów ScopeDAQ: dane techniczne


SZKIC ODPOWIEDZI I SCHEMAT OCENIANIA ROZWI ZA ZADA W ARKUSZU II

Egzamin / zaliczenie na ocenę*

Instrukcja obsługi programu MechKonstruktor

Ćw. 18: Pomiary wielkości nieelektrycznych II

Informacje ogólne. Podstawy Automatyki I. Instytut Automatyki i Robotyki

Wykład Ćwiczenia Laboratorium Projekt Seminarium Liczba godzin zajęć zorganizowanych w Uczelni 45 30

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

BEZPIECZNIKI I PRZEKANIKI

INSTRUKCJA do ćwiczenia Wyważanie wirnika maszyny w łożyskach własnych

Dzi kujemy za zakup przemiennika cz stotliwo ci LG!

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

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

Automatyka i Regulacja Automatyczna PRz Wprowadzenie. Wprowadzenie. Historia automatyki. dr inż. Tomasz Żabiński

PLAN STUDIÓW - STUDIA NIESTACJONARNE I STOPNIA kierunek: automatyka i robotyka. semestralny wymiar godzin. Semestr 1. Semestr 2. Semestr 3.

Podstawy automatyki Bases of automatics. Elektrotechnika I stopień (I stopień / II stopień) ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Transkrypt:

Teoria i technika systemów. Slide 0 Dr in. Krzysztof Arent Instytut Cybernetyki Technicznej Politechnika Wroc%awska pokój 103 budynek C3 e-mail: aroent@stud.ict.pwr.wroc.pl Slide 1 Program kursu 1. Systemy dynamiczne - podstawowe poj,cia. 2. Systemy zdefiniowane przez liniowe równania róniczkowe, rachunek równa/. 3. Systemy autonomiczne i systemy we/wy - opis w dziedzinie czasu. 4. Modele ze zmiennymi stanu. 5. Sterowalno45 i obserwowalno45. 6. Eliminacja zmiennych; realizacja. 7. Stabilno45. 8. Charakterystyki stacjonarnych i liniowych systemów dynamicznych w dziedzinie czasu i cz,stotliwo4ci. 9. Rozmieszczanie biegunów poprzez sprz,enie zwrotne. 10. Obserwatory i kompensatory dynamiczne. 1

Literatura 1. T. Kaczorek Teoria sterowania i systemów. PWN, Warszawa, 1996. Slide 2 2. T. Kaczorek Wektory i macierze w automatyce i elektrotechnice. WNT, Warszawa 1998. 3. J. W. Polderman. J. C. Willems Jntroduction to rnathematical sy.str.ins Ihcory: a bcjwrioml approach. Springer-Verlag, 1988. Warunki zaliczenia Slide 3 2

Wyk%ad 0 Slide 0 Zarys historii systemów i sterowania Slide l Plan wyk%adu 1. Regulacja 2. Optymalizacja trajektorii 3. Schemat ogólny uk%adu sterowania 4. Wspó%czesna teoria systemów i sterowania 3

Slide 2 Problem regulacji. Naley zaprojektowa5 mechanizm, zapewniajdcy utrzymanie pewnych sygna%ów z obiektu sterowania na sta%ym, zadanym poziomie, pomimo obecno4ci zewn,trznych zak%óce/ oddzia%ujdcych na obiekt. Przykady. Regulatory temperatury w mieszkaniach, regulatory pr,dko4ci obrotowych silników w pralkach. Sprzenie zwrotne - fundamentalna zasada uk%adu regulacji. Przy wyznaczaniu sygna%u sterujdcego naley wykorzysta5 obserwacje innych sygna%ów z obiektu sterowania, w szczególno4ci sygna%ów wyj4ciowych. Slide 3 Etapy w rozwoju uk%adów regulacji do XIX-go wieku. Cornelis Drebbel (1572-1633). Skonstruowa% urzddzenie utrzymujdce sta%a temperatur, wewndtrz pieca, którego zasada dzia%ania wykorzystywa%a zjawiska termiczne i mechaniczne. Chrystian Huygens (1629-1695). Zaprojektowa% mechanizm, oparty na kole zamachowym, regulujdcy pr,dko45 obrotowa wiatraków. James Watt (1734-1819). Wynalaz% maszyn, parowa. Do regulacji pr,dko4ci zastosowa% urzddzenie przedstawione na Rysunku 1. James Clark Maxwell (1831-1870). W 18fi8 r. opublikowa% artyku% p.t. On Gorinnors W Pi-ormlhujn of Ihr lioynl SocicJy of Lott don. Uznaje si, go za pierwsza matematycznd publikacj, adresowand uk%adom regulacji. 4

Slide 4 Rysunek 1: Regulator Watta Wane osidgni,cia w pierwszej po%owie XX-go wieku. Sterownik PID Slide 5 P - podstawowa kompensacja I - duy sygna korekcji, gdy b4d nie maleje D - dziaanie wyprzedzaj4ce Regulator PID znalaz% (i znajduje) szerokie zastosowanie praktyczne, szczególnie w sterowaniu procesami chemicznymi. 5

Wane osidgni,cia w pierwszej po%owie XX-go wieku. Wzmacniacz z ujemnym sprz,eniem zwrotnym (S. Black z Bell Laboratories) Slide 6 U wy Dzi,ki stabilno4ci parametrów rczystancyjncgo uk%adu sprz,enia zwrotnego wzmocnienie ca%ego uk%adu, K C, jest niewraliwe na zmiany warto4ci parametru cz%onu wzmacniajdcego K (o ile tylko warunek K>> µ jest spe%niony). Wane osidgni,cia w pierwszej po%owie XX-go wieku. Slide 7 Inne kryterium stabilno4ci Nyquista wykresy Bodego marginesy amplitudy i fazy techniki dostrajania regulatorów PID kompensacja lead-lag metody typu root-locus 6

Slide 8 Optymalizacja trajektorii Problem polega na wyznaczeniu trajektorii w przestrzeni zmiennych stanu systemu dynamicznego, %DczDcej stan poczdtkowy i zadany, i optymalnej w jakim4 sensie (wcze4niej sprecyzowanym). Etapy rozwoju. Problem brachistochrony (Johan Bernoulli, 1696). Naley znalem5 4ciek,, pomi,dzy dwoma zadanymi punktami A i B, wzd%u której cia%o, poruszajdce si, pod wp%ywem w%asnego ci,aru, przemieszcza si, w najkrótszym moliwym czasie (Jakob i Johan Bernoulli, Leibnitz. de I'HópitaI, Tschirnhaus, Newton). Rozwój rachunku wariacyjnego (równania Eulera-Lagrange'a i Hamiltona, warunki Legendrc'a i Wcicrstrassa). Slide 9 Optymalizacja trajektorii Zasada maksimum. Pontryagin w roku 19fi5 sformu%owa% ogólne warunki, które musi spe%ni5 sygna%, podawany na wej4cie systemu dynamicznego, aby wygenerowa5 trajektori, optymalna. Problem wyboru optymalnego wej4cia sta% si, centralnym zagadnieniem optymalizacji trajektorii. Programowanie dynamiczne Bellmana (koniec lat 50-tych). Moliwo45 wyboru optymalnego sygna%u wej4ciowego w formie sprz,enia zwrotnego od stanu. 7

Schemat ogólny uk%adu sterowania Wej4cia zewn,trzne Wyj4cia sterowane Organy wykonawcze Obiekt czujniki Slide 10 Sygna%y sterujdce Sterownik Zmierzone sygn. wyj4ciowe Rysunek 2: Schemat ogólny uk%adu sterowania Sprzenie zwrotne - fundamentalna zasada sterowania. Sterownik akceptuje mierzone sygna%y wyj4ciowe obiektu sterowania jako swoje wej4cia, i z kolei generuje sygna%y sterujdce podawane na obiekt sterowania. Slide 11 Schemat ogólny uk%adu sterowania Obiekt sterowania - czarna skrzynka, "nap,dzana" przez sygna%y sterujdce, generujdca sygna%y wyj4ciowe. Sterownik. Z czujników (sensorów) pobierany jest sygna%, z którego wydobywane sd informacje o aktualnej dynamice obiektu sterowania, o nieznanych parametrach i o wewn,trznym stanic obiektu. Na bazie tych informacji, stosownie do zadania sterowania, sterownik wyznacza sygna% sterujdcy, który naley zastosowa5. Za po4rednictwem organów wykonawczych jest on podawany na wej4cie obiektu sterowania. Zadania sterowania: stabilizacja, t%umienie zak%óce/, 4ledzenie (naddanie), odporno45. 8

Slide 12 Wspó%czesna teoria systemów i sterowania Modele ze zmiennymi stanu. Systemy dynamiczne nie sd postrzegane jedynie jako transformacja wej4cia na wyj4cie. Modele ze zmiennymi stanu wyraajd t, transformacj, za po4rednictwem transformacji stanu. Równania róniczkowe sd bardziej pokrewne klasycznym modelom matematycznym, uywanym w fizyce, chemii, ekonomii; dostarczajd bardziej wszechstronny j,zyk, pozwalajd do%dczy5 efekty nieliniowe; sd bardziej przyjazne obliczeniom. Nowe pojcia: sterowalno45, obserwowalno45,... Wane wyniki: zasada maksimum, programowanie dynamiczne, sterowanie liniowo-kwadratowo-gaussowskie (LQG). Odporno<=. Sterowanie H... 9