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

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

Regulatory. Zadania regulatorów. Regulator

LABORATORIUM PODSTAW AUTOMATYKI

3. EKSPERYMENTALNE METODY WYZNACZANIA MODELI MATEMATYCZNYCH Sposób wyznaczania charakterystyki czasowej

LABORATORIUM PODSTAW AUTOMATYKI

LABORATORIUM PODSTAW AUTOMATYKI

LABORATORIUM PODSTAW AUTOMATYKI

BADANIE DYNAMICZNYCH WŁAŚCIWOŚCI PRZETWORNIKÓW POMIAROWYCH

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

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

Regulacja ciągła i dyskretna

LABORATORIUM SYGNAŁÓW I SYSTEMÓW. Ćwiczenie 1

Katedra Systemów Przetwarzania Sygnałów SZEREGI FOURIERA

Wpływ niedokładności w torze pomiarowym na jakość regulacji

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

1. Regulatory ciągłe liniowe.

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.

Podstawowe człony dynamiczne

PODSTAWY AUTOMATYKI 7. Typowe obiekty i regulatory

Układ regulacji ze sprzężeniem od stanu

Badanie funktorów logicznych TTL - ćwiczenie 1

Wyznaczanie charakterystyk częstotliwościowych

POMIAR PARAMETRÓW SYGNAŁOW NAPIĘCIOWYCH METODĄ PRÓKOWANIA I CYFROWEGO PRZETWARZANIA SYGNAŁU

7.2.2 Zadania rozwiązane

PAlab_4 Wyznaczanie charakterystyk częstotliwościowych

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

Ćw. S-II.2 CHARAKTERYSTYKI SKOKOWE ELEMENTÓW AUTOMATYKI

Szeregi Fouriera (6 rozwiązanych zadań +dodatek)

( ) ( ) ( τ) ( t) = 0

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

ROCZNIKI INŻYNIERII BUDOWLANEJ ZESZYT 7/2007 Komisja Inżynierii Budowlanej Oddział Polskiej Akademii Nauk w Katowicach

Podstawy Elektroniki dla Elektrotechniki

DYNAMIKA KONSTRUKCJI

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTRONIKI PROSTOWNIKI

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

Układy sekwencyjne asynchroniczne Zadania projektowe

POLITECHNIKA ŚLĄSKA W GLIWICACH WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA i ENERGETYKI INSTYTUT MASZYN i URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY KATEDRA AUTOMATYKI I ELEKTRONIKI. Badanie układu regulacji dwustawnej

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

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

Modelowanie i analiza własności dynamicznych obiektów regulacji

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

4.2. Obliczanie przewodów grzejnych metodą dopuszczalnego obciążenia powierzchniowego

TWIERDZENIE FRISCHA-WAUGHA-STONE A A PYTANIE RUTKAUSKASA

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

A4: Filtry aktywne rzędu II i IV

Automatyka i sterowanie w gazownictwie. Regulatory w układach regulacji

Urządzenia i Układów Automatyki Instrukcja Wykonania Projektu

Witold Orzeszko * ZASTOSOWANIE LOKALNEJ APROKSYMACJI WIELOMIANOWEJ DO PROGNOZOWANIA CHAOTYCZNYCH SZEREGÓW CZASOWYCH. Streszczenie

VII. ZAGADNIENIA DYNAMIKI

LABORATORIUM SYGNAŁÓW I SYSTEMÓW. Ćwiczenie 1

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

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

E k o n o m e t r i a S t r o n a 1. Nieliniowy model ekonometryczny

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

imei 1. Cel ćwiczenia 2. Zagadnienia do przygotowania 3. Program ćwiczenia

LABORATORIUM PODSTAWY ELEKTRONIKI Badanie Bramki X-OR

licencjat Pytania teoretyczne:

Wykład 4 Metoda Klasyczna część III

G2265pl REV23RF REV-R.02/1. Instrukcja instalacji i uruchomienia. CE1G2265pl /8

POMIARY CZĘSTOTLIWOŚCI I PRZESUNIĘCIA FAZOWEGO SYGNAŁÓW OKRESOWYCH

Równania różniczkowe. Lista nr 2. Literatura: N.M. Matwiejew, Metody całkowania równań różniczkowych zwyczajnych.

INSTRUKCJA Regulacja PID, badanie stabilności układów automatyki

Kombinowanie prognoz. - dlaczego należy kombinować prognozy? - obejmowanie prognoz. - podstawowe metody kombinowania prognoz

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

ZASTOSOWANIE KASKADOWEGO REGULATORA ROZMYTEGO W UKŁADZIE STEROWANIA MASZYNĄ PRĄDU STAŁEGO

Laboratorium Metod i Algorytmów Sterowania Cyfrowego

Podstawowe wyidealizowane elementy obwodu elektrycznego Rezystor ( ) = ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( τ ) i t i t u ( ) u t u t i ( ) i t. dowolny.

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

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

1. Opis teoretyczny regulatora i obiektu z opóźnieniem.

Dobór przekroju żyły powrotnej w kablach elektroenergetycznych

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

MODEL OGÓLNY MONITOROWANIA RYZYKA AWARII W EKSPLOATACJI ŚRODKÓW TRANSPORTU

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

Wskazówki projektowe do obliczania nośności i maksymalnego zanurzenia statku rybackiego na wstępnym etapie projektowania

Automatyka i robotyka

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

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

ANALIZA ODPOWIEDZI UKŁADÓW KONSTRUKCYJNYCH NA WYMUSZENIE W POSTACI SIŁY O DOWOLNYM PRZEBIEGU CZASOWYM

Modelowanie i obliczenia techniczne. Równania różniczkowe Numeryczne rozwiązywanie równań różniczkowych zwyczajnych

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

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

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

ANALIZA, PROGNOZOWANIE I SYMULACJA / Ćwiczenia 1

11. Dobór rodzaju, algorytmu i nastaw regulatora

JUMO itron 04/08/16/32 Mikroprocesorowy regulator

Wykład 5 Elementy teorii układów liniowych stacjonarnych odpowiedź na dowolne wymuszenie

PROJEKT nr 1 Projekt spawanego węzła kratownicy. Sporządził: Andrzej Wölk

POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA

ZESZYTY NAUKOWE NR 2 (74) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE. Adaptacyjny układ stabilizacji kursu statku. An Adaptive System of Ship Course Stabilization

ĆWICZENIE 9 DIAGNOZOWANIE UKŁADU SYGNALIZACJI POŻARU

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

Drgania elektromagnetyczne obwodu LCR

ĆWICZENIE NR 43 U R I (1)

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego. Badanie przerzutników

Politechnika Częstochowska Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki. Sprawozdanie #2 z przedmiotu: Prognozowanie w systemach multimedialnych

Szybkość reakcji chemicznej jest proporcjonalna do iloczynu stężeń. reagentów w danej chwili. n A + m B +... p C + r D +... v = k 1 C A n C B m...

WNIOSKOWANIE STATYSTYCZNE

SZACOWANIE WSPÓŁCZYNNIKA FILTRACJI W KOLUMNIE FILTRACYJNEJ

Transkrypt:

eoria serowania ema ćwiczenia nr 7a: Syneza parameryczna uładów regulacji. Celem ćwiczenia jes orecja zadanego uładu regulacji wyorzysując nasępujące meody: ryerium ampliudy rezonansowej, meodę ZiegleraNicholsa (oscylacyjną), meodę oparą na charaerysyce uładu owarego. 7.. Analiza właściwości esploaacyjnych uładu zadanego. Używając Simulin a w paiecie MALAB, zasymulować uład z rysunu 7.. E(s) (s) Rys.7.. Schema bloowy uładu regulacji. worząc uład z rysunu 7.. należy uwzględnić: wymuszenie w() () ransmiancja obieu () s czas symulacji przyjąć ooło s. ( s )( 3s )( 5s )( s ) Na podsawie analizy przebiegów sygnałów: wymuszającego w() oraz wyjściowego y(), należy wyznaczyć dla zasymulowanego uładu regulacji (z doładnością do.): uchyb sayczny ε s, przeregulowanie κ, czas regulacji r dla zadanego odchylenia regulacji r, 7.. Oreślenie celu synezy paramerycznej uładu regulacji. Przyładowe cele cząsowe wyniające z analizy i wymagań użyownia:. liwidacja błędu saycznego,. zmniejszenie przeregulowania do %, 3. zmniejszenie przeregulowania do 5%, 4. zmniejszenie przeregulowania do %, 5. zmniejszenie przeregulowania do 5%, 6. zmniejszenie przeregulowania do 3%, 7. czas regulacji może znacznie wzrosnąć, 8. czas regulacji nie powinien ulec dużym zmianom, 9. srócenie czasu regulacji. Uwaga: Wszysie podreślone cele powinny być zrealizowane jednocześnie (przez jeden, odpowiedni regulaor). 7.3. Wybór ypu regulaora. Wybór funcji przejścia regulaora należy zrealizować orzysając z abeli 7.. abela 7. Przewidywane działanie regulaora Zmiana uchybu saycznego, zmiana przeregulowania, zmiana czasu regulacji Liwidacja lub zmniejszenie uchybu saycznego, zmiana przeregulowania, wydłużenie czasu regulacji Srócenie czasu regulacji, zmiana uchybu saycznego, zmiana przeregulowania Liwidacja lub zmniejszenie uchybu saycznego, zmiana przeregulowania, nieduża zmiana lub srócenie czasu regulacji Regulaor P PI PD PID

7.4. Dobór nasaw regulaora. 7.4.. Wyorzysanie meody dominujących sałych czasowych regulaora oraz ryerium ampliudy rezonansowej. Sałe czasowe wybranego regulaora wyznaczyć w oparciu o meodę dominujących sałych czasowych w nasępujący sposób: dla regulaora PI należy przyjąć, że i max mianownia ransmiancji obieu dla regulaora PD należy przyjąć, że d max mianownia ransmiancji obieu dla regulaora PID należy przyjąć, że 3.6 d max mianownia ransmiancji obieu, i 5 d Wymagane wzmocnienie regulaora wyznaczyć orzysając z ryerium ampliudy rezonansowej. W ym celu należy uruchomić funcję syneza. Komenda help syneza wyświela podsawowe informacje o funcji np. sposób zaodowania ransmiancji obieu. Po wyborze odpowiedniego ypu regulaora (pun 7.3), oraz odpowiedniej warości ampliudy rezonansowej M r (zgodnie z abelą 7.) należy meodą prób i błędów, poprzez zmianę warości wzmocnienia K r doprowadzić do syuacji, w órej charaerysya ampliudowofazowa uładu owarego (złożonego z wybranego regulaora i zadanego obieu) będzie syczna do nomogramu Halla dla wybranej ampliudy rezonansowej M r. a wyznaczone wzmocnienie K r jes szuanym wzmocnieniem regulaora. Uwaga: Orzymane nasawy regulaora zapisać w abeli 7.4. abela 7.. Zależność pomiędzy ampliudą rezonansową M r a przeregulowaniem κ M r,,6,7,36,5 κ % 5 5 3 7.4.. Dobór nasaw oscylacyjną meodą ZiegleraNicholsa Używając Simulin a w paiecie MALAB, zasymulować uład z rysunu 7.4. E(s) K (s) Rys.7.4. Schema bloowy uładu regulacji wyorzysany w meodzie ZiegleraNicholsa. worząc uład z rysunu 7.4. należy uwzględnić: wymuszenie w() () ransmiancja obieu () s ( s )( 3s )( 5s )( s ) róją jes symbolem wzmacniacza (w Simulinu, w Mah Operaions, elemen Gain) czas symulacji przyjąć ooło 7 s. Meoda a polega na doprowadzeniu uładu do granic sabilności (oscylacje niegasnące) poprzez zwięszanie wzmocnienia K (rys.7.4.). Wzmocnienie K, dla órego uład znajdzie się na granicy sabilności nazywa się wzmocnieniem ryycznym K r. Nasawy regulaora oblicza się w omawianej meodzie w oparciu o wzmocnienie ryyczne K r oraz ores oscylacji osc orzymanej odpowiedzi dla K r według abeli 7.3a. abela 7.3a. Nasawy regulaorów wg ZiegleraNicholsa (K r, i, d ) Regulaor K r i d P,5K r PI,45K r,83 osc PID,6K r,5 osc,5 osc Obliczone nasawy umieścić w abeli 7.4.

Uwaga: Analizując uład sorygowany można wyorzysać jao regulaor elemen PID Conroller dosępny w Simulinu,. Elemen en ma rzy paramery: Proporional: K r (wzmocnienie regulaora), Inegral: K r / i Derivaive: K r * d 7.4.3. Dobór nasaw regulaora meodą oparą na charaerysyce uładu owarego Opymalne nasawy regulaorów podane w abeli 7.3b wymagają aprosymacji zadanego obieu saycznego ransmiancją obieu z opóźnieniem. Najczęściej wyorzysuje się do ego obie I rzędu z opóźnieniem o ransmiancji: τ s e G() s s ( ) Algorym wyznaczania paramerów τ, i :. wyznaczenie począowych warości τ i,. aprosymacja zadanego obieu obieem I rzędu z opóźnieniem z zadaną doładnością. 3. wyznaczenie nasaw regulaora (odczyanie paramerów τ, i ) Kro. Wyznaczanie począowych warości τ i Używając Simulin a w paiecie MALAB, zasymulować uład z rysunu 7.5. G (s) Rys.7.5. Schema bloowy owarego uładu regulacji worząc uład z rysunu 7.5. należy uwzględnić: wymuszenie w() () ransmiancja obieu () s ( s )( 3s )( 5s )( s ) paramer Sep ime usawić na (w blou sep) czas symulacji przyjąć ooło 8 s. na wyjściu uładu umieścić blo o worspace i charaerysyę wyreślić za pomocą funcji plo. 6 5 4 3 3 4 5 6 7 odczyać w przybliżeniu paramery,,. 3

Kro. Aprosymacja zadanego obieu obieem I rzędu z opóźnieniem z zadaną doładnością W ym rou należy wyznaczyć paramery (modelu) obieu I rzędu z opóźnieniem G() s najdoładniej aprosymuje zadany obie. Jao miarę doładności uworzonego modelu przyjęo funcję oszów: I ( y( ) y ( ) ) d m e τ s ( s ), óry gdzie: y() odpowiedź soowa zadanego obieu, y m () odpowiedź soowa modelu. Dla idealnego modelu I powinno równać się. Posać dysreną funcji I (dla N punów) można zapisać nasępująco: N I p ( y ( n) y m ( n) ) n gdzie: N liczba wygenerowanych punów pomiarowych, y () odpowiedź soowa zadanego obieu po czasie p *n, y m () odpowiedź soowa modelu po czasie p *n. Propozycja funcji, óra wyznacza warość funcji I dla zadanych paramerów τ i : funcion[ip] model(,au) lo[3.5]; %liczni obieu mconv([ ],[3 ]); mconv([5 ], [ ]); moconv(m,m); %mianowni obieu imelinspace(,5,5); %worzenie weora czasu ysep(lo,mo,ime);%worzenie weora odpowiedzi obieu na so jednosowy lo; % wzmocnienie obieu [ld,md]pade(au,3);% oblicznie aprosymacji Pade'go obieu z opóźnieniem [l,m]series(ld,md,[],[ ]);% oblicznie ransmiancji modelu z opóźnieniem ymsep(l,m,ime) ; % worzenie weora odpowiedzi modelu z opóźnieniem na so jednosowy (w chwilach wyznaczonych przez weor ime) Ip.*sum((ymy).^); %obliczanie funcji oszów plo(ime,y,'r',ime,ym); Jao warości począowe paramerów i au należy przyjąć warości wyznaczone w rou. Analizując wpływ zmian paramerów,au na przebieg charaerysyi modelu, należy znaleźć aie ich warości, dla órych funcja I jes blisa zeru.. Sep Response ampliudes: y() and ym() ym().8.6.4. y() cos funcion I. 5 5 5 3 ime[s] (sec) 4

Kro 3. Wyznaczenie nasawregulaora ; τ au (wyznaczone w rou ) (wyznaczone w rou ) abela 7.3b. Nasawy regulaorów dla obieów saycznych z opóźnieniem: yp Przeregulowanie % Przeregulowanie % regulaora min r min r P.3. 7 r τ r PI. 6. 7 r τ r i.8τ.5 i.3 PID. 6. r τ r i.4τ i.τ d.4τ d.4τ (bra nasaw). r i.35. 4 r i.3τ d.5τ Min I 3 Obliczone nasawy umieścić w abeli 7.4. 7.5. Analiza właściwości esploaacyjnych uładu sorygowanego. Używając Simulin a w paiecie MALAB, zasymulować uład z rysunu 7.5. Wyznaczyć własności esploaacyjne uładów sorygowanych (regulaorami dobranymi w puncie 7.4) i zapisać je w abeli 7.4. 7.6. Opracowanie wyniów. Rezulay wyonanej synezy powinny zosać zapisane w abeli 7.4. Odchylenie regulacji r dla wszysich rozważanych przypadów przyjąć na poziomie 3% z warości usalonej odpowiedzi. abela 7.4. cel synezy: yp regulaora (ransmiancja): meoda nasawy regulaora własności esploaacyjne K r i d ε s κ% r r uład _ zadany ryerium ampl. rezon. meoda ZN oscylacyjna meoda ZN uł. owar. 5