Automatyka w inżynierii środowiska. Wykład 1



Podobne dokumenty
Prowadzący: Prof. PWr Jan Syposz

Wykład 1. Standardowe algorytmy regulacji i sterowania

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

Ćwiczenia audytoryjne

Ćwiczenia audytoryjne

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

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

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

Automatyka i sterowania

REGULATORY W UKŁADACH REGULACJI AUTOMATYCZNEJ

INSTRUKCJA Regulacja PID, badanie stabilności układów automatyki

Regulator P (proporcjonalny)

UWAGA 2. Wszystkie wyniki zapisywać na dysku Dane E: (dotyczy symulacji i pomiarów rzeczywistych)

Automatyzacja w ogrzewnictwie i klimatyzacji. Ćwiczenia audytoryjne Ćwiczenie 2

Regulator PID w sterownikach programowalnych GE Fanuc

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

1. Regulatory ciągłe liniowe.

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

Prowadzący: Jan Syposz

Instrukcja do ćwiczenia 6 REGULACJA TRÓJPOŁOŻENIOWA

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

Ćwiczenie audytoryjne nr 3

Biorąc pod uwagę sposób dostarczenia energii potrzebnej do napędu elementu wykonawczego wyróżnia się; regulatory bezpośredniego działania, które

PRZYKŁADY AUTOMATYZACJI OBIEKTÓW

Regulator PID w sterownikach programowalnych GE Fanuc

Podstawy Automatyki wykład

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

Aut A o ut ma m t a yz y acja acja w kli kli a m t a y t z y acji acji i ciepł ciep ow o nic n tw t ie Ćwic i z c en e ia i a a ud yto r j y ne

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

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

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

Prowadzący: Jan Syposz

1. POJĘCIA PODSTAWOWE I RODZAJE UKŁADÓW AUTOMATYKI

PODSTAWY AUTOMATYKI IV. URZĄDZENIA GRZEJNE W UKŁADACH AUTOMATYCZNEJ REGULACJI

REGULATOR PI W SIŁOWNIKU 2XI

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

Automatyka w Inżynierii Środowiska - Laboratorium Karta Zadania 1 ZASOBNIKOWY UKŁAD PRZYGOTOWANIA C.W.U.

11. Dobór rodzaju, algorytmu i nastaw regulatora

Automatyka i sterowanie w gazownictwie. Regulatory w układach regulacji

SYNTEZA UKŁADU AUTOMATYCZNEJ REGULACJI TEMPERATURY

SYSTEMY ENERGETYKI ODNAWIALNEJ

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

STEROWANIE MASZYN I URZĄDZEŃ I. Laboratorium. 8. Układy ciągłe. Regulator PID

Wykład nr 1 Podstawowe pojęcia automatyki

Urządzenia automatyki przemysłowej Kod przedmiotu

Automatyka i Regulacja Automatyczna SEIwE- sem.4

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

Podstawy automatyki i robotyki AREW001 Wykład 2 Układy regulacji i regulatory

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

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

Sterowanie pracą reaktora chemicznego

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

Rys. 1 Otwarty układ regulacji

Transmitancje układów ciągłych

UKŁADY AUTOMATYCZNEJ REGULACJI MATERIAŁY POMOCNICZE DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Automatyka i Regulacja Automatyczna Laboratorium Zagadnienia Seria II

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

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY KATEDRA AUTOMATYKI I ELEKTRONIKI. Badanie układu regulacji dwustawnej

Ocena wpływu systemów automatyki na efektywność energetyczną budynków w świetle normy PN-EN cz. 2

Automatyka i robotyka ETP2005L. Laboratorium semestr zimowy

II. STEROWANIE I REGULACJA AUTOMATYCZNA

ASQ systemy sterowania zestawami pomp

1. Opis teoretyczny regulatora i obiektu z opóźnieniem.

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

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

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

ASQ systemy sterowania zestawami pomp

Mikroprocesorowy regulator AMK

LAB-EL LB-760A: regulacja PID i procedura samostrojenia

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania KOMPUTEROWE SYSTEMY STEROWANIA (KSS)

Z-ZIP-103z Podstawy automatyzacji Basics of automation

Procedura modelowania matematycznego

Automatyka i sterowanie, cz2

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

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

(Wszystkie wyniki zapisywać na dysku Dane E:)

Podstawy Automatyki. Wykład 12 - Układy przekaźnikowe. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Część II AUTOMATYCZNA REGULACJA WĘZŁA

Urządzenia i systemy automatyki. Elektrotechnika I stopień ogólno akademicki. stacjonarne. przedmiot kierunkowy

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

Ćwiczenie nr 3 Układy sterowania w torze otwartym i zamkniętym

Regulacja dwupołożeniowa.

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

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

to więcej jak tylko regulator

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

Przemysłowy Sterownik Mikroprocesorowy

Zawór redukcyjny. Części składowe

MR - elektronika. Instrukcja obsługi. Mikroprocesorowy Regulator Temperatury ST-55 wersja podstawowa. MR-elektronika Warszawa 1997

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

KOMPUTEROWY MODEL UKŁADU STEROWANIA MIKROKLIMATEM W PRZECHOWALNI JABŁEK

Ciepłownictwo. Projekt zbiorczego węzła szeregowo-równoległego, dwufunkcyjnego, dwustopniowego

Pomieszczeniowy regulator temperatury

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

WYTYCZNE STOSOWANIA REGULATORÓW POGODOWYCH

Regulacja dwupołożeniowa (dwustawna)

Ćwiczenie 4 - Badanie charakterystyk skokowych regulatora PID.

Transkrypt:

Automatyka w inżynierii środowiska Wykład 1

Wstępne informacje Podstawa zaliczenia wykładu: kolokwium 21.01.2012 Obecność na wykładach: zalecana. Zakres tematyczny przedmiotu: (10 godzin wykładów) Standardowe algorytmy regulacji i sterowania Regulatory w inżynierii środowiska Charakterystyka i zasady doboru regulatorów cyfrowych Programowanie sterowników swobodnie programowalnych Rozdzielnice zasilająco-sterujące w systemach automatyki Komputerowe systemy telemetrii i nadrzędnego sterowania Komputerowe systemy zarządzania infrastrukturą techniczną w budynkach Komputerowe systemy zarządzania energią

LITERATURA 1. Kowal J.: Podstawy automatyki. Kraków 2003 2. Chmielnicki W.: Regulacja automatyczna urządzeń ciepłowniczych. Warszawa 1997. 3. Zawada B.: Układy sterowania w systemach wentylacji i klimatyzacji. Warszawa 2006. 4. Syposz J., Jadwiszczak P.: Zintegrowane systemy zarządzania energią w budynkach. PAN. 2007 5. Praca zbiorowa.: Regelungs- und Steuerungstechnik in der Versorgungstechnik. C.F. Muller. 2002. 6. Lewermore G.J.: Building Energy Management Systems. New York, London 2000.

Standardowe algorytmy regulacji i sterowania

Rodzaje regulacji Regulacja stałowartościowa polega na utrzymaniu stałej wartości wielkości regulowanej. Wartość zadana pozostaje na stałym poziomie niezależnie od zakłóceń działających na układ (jest zdeterminowana w = const). Działanie układu regulacji automatycznej prowadzi do eliminowania wpływu zakłóceń na wielkość regulowaną. Jest to najczęściej stosowany rodzaj regulacji.

Regulacja stałowartościowa Regulacja temp. w pomieszczeniu z 1 z 2 z 3 2 T z 5 y w 1 u 3 z 4

Regulacja stałowartościowa Regulacja temperatury powietrza nawiewanego. z 1 + 5 y 4 T 2 3 u 1 y m w z 2

Przykład regulacji stałowartościowej Regulacja poziomu wody w zasobniku u 1 w y P 1 2 z 1 4 h 3 z 2 V 2

Przykład regulacji stałowartościowej Regulacja temperatury wody w zasobniku (podgrzewaczu pojemnościowym).

Regulacja programowa Regulacja programowa utrzymuje zmienną w czasie wartość wielkości regulowanej zgodnie z zadanym programem zmiany wartości zadanej (w=w(t)). Typowym przykładem regulacji programowej wsystemach ogrzewania pomieszczeń jest okresowe obniżanie temperatury powietrza do poziomu temperatury dyżurnej w godzinach nocnych lub wdni wolne od pracy.

Regulacja programowa temperatury ogrzewanych pomieszczeń NOC praca instalacji ogrzewania z osłabieniem DZIEŃ normalna praca instalacji ogrzewania NOC praca instalacji ogrzewania z osłabieniem t i C +20 +13 0:00 7:00 17:00 24:00 czas

Okresowe osłabienia instalacji OWK PRACA 17.00 OGRZEWANIE DYŻURNE 7.00 PRACA Ti C +20 +13 Qco 100% 83% OSZCZĘDNOŚĆ 12 0% PRACA (20 C) WYCHŁADZANIE PODTRZYMANIE (+13 C) ROZGRZEWANIE PRACA (20 C)

Okresowe osłabienia instalacji OWK Rzeczywisty przebieg procesu Temperatura zadana +20 C Przy umiarkowanej temp. zewnętrznej Temperatura dyżurna +13 C Program optymalny Przy niskiej temperaturze zewnętrznej Linia załączenia rozgrzewania Koniec okresu zajętości Okres braku zajętości Najdłuższy okres rozgrzewania Początek okresu zajętości

Optymalizacja czasu włączenia i wyłączenia ogrzewania τ=f (?) Obecność Optymalny czas startu Optymalny czas stopu Oszczędność energii Noc Noc Czas

Regulacja stałowartościowa sekwencyjna Regulacja stałowartościowa sekwencyjna stosowana jest wprzypadku gdy dla utrzymania stałej wartości wielkości regulowanej konieczna jest współpraca regulatora zdwoma lub więcej elementamiwykonawczymi. y=t i T u ch u g y w

Regulacja nadążna (kompensacyjna) Regulacja nadążna ma za zadanie nadążne korygowanie wartości wielkości regulowanej stosownie do aktualnej wartości zadanej, która zmienia się w sposób niezdeterminowany, tzn. trudny do przewidzenia (w=w(?)) Wogrzewaniach wodnych temperatura czynnika grzejnego zasilającego instalację wewnętrzną tzco (jako wielkość regulowana y) w procesie regulacji nadąża za zmianami temperaturypowietrza zewnętrznego tzew (wartością zadaną w) Regulacja ta potocznie jest nazywana regulacją pogodową

Regulacja nadążna (pogodowa?) y' = t w 6 T 1 w u 2 y m T t zco 3 y 5 7 4

Wykres regulacji jakościowej c.o. t zco [ C] 90 80 70 60 50 t zco =f(t zew ) 40 30 20 10 0-20 -10 0 10 t zew [ C]

Regulacja nadążna kaskadowa Regulacja nadążna kaskadowa stosowana jest do regulacji temperatury wsystemach wentylacji iklimatyzacji w celu uzyskania wysokiej jakości regulacji poprzez kompensację własności dynamicznych obiektu regulacji. Wprocesie regulacji zakłada się kaskadowe działanie dwu regulatorów, regulatora głównego (wiodącego) oraz regulatora pomocniczego (nadążnego). Obydwa regulatory w regulatorach cyfrowych mogą być zaprogramowane wjednym urządzeniu.

Schemat układu kaskadowej regulacji temperatury powietrza w pomieszczeniu wentylowanym Temperaturapowietrzanawiewanego tn (jako wielkość pomocnicza y1) utrzymywana jest przez regulator 1 na poziomie zadawanym przez regulator 2 nadążnie za aktualną wartością temperatury powietrza wywiewanego tw (główna wielkość regulowana y2). t W T t i T t N u 1 1 y 1 u 2 2 y 2 w=t i

Przykład zastosowania regulacji kaskadowej Wykres zależności temperatury powietrza nawiewanego od temperatury powietrza wywiewanego stosowany w układach regulacji kaskadowej a b t N [ C] 30 t N max t N =f(±δt) t N t N max 12 t N min t N min -Δt t i +Δt t W [ C] -1K t i +1K t W

Regulatory Regulator w układzie regulacji z w e u y obiekt regulacji urządzenie _ regulator wykonawcze obiekt regulacji y m element pomiarowy y

Kryteria podziału regulatorów Biorąc pod uwagę sposób dostarczenia energii potrzebnej do napędu elementu wykonawczego wyróżnia się; regulatory bezpośredniego działania, które charakteryzują się tym, że energię potrzebną do napędu elementu wykonawczego pobierają zobiektu regulacji za pośrednictwem elementu pomiarowego (np. regulatory temperatury, ciśnienia, przepływu itp.), regulatory o działaniu pośrednim, zasilane w energię pomocniczą z obcego źródła (np. elektryczne, elektroniczne).

Kryteria podziału regulatorów Regulatory zasilane energią pomocniczą dzieli się na: -elektryczne i elektroniczne, -pneumatyczne -hydrauliczne, - mechaniczne.

Kryteria podziału regulatorów W zależności od postaci sygnału wyjściowego rozróżnia się regulatory: - o wyjściu (sygnale) ciągłym (ciągła zależność pomiędzy wielkością regulowaną y a odchyłką regulacji e w określonym zakresie nastaw wielkości regulowanej y, -owyjściu nieciągłym: dwustawne (załącz/wyłącz), trójstawne (otwórz/spoczynek/zamknij) - quasi-ciągłe (kombinacja regulatora trójstawnego z określonym napędem). Pod względem zmiany sygnału wyjściowego można podzielić regulatory na: analogowe i cyfrowe.

Sygnały (wejściowe/wyjściowe) regulatora W regulatorach elektrycznych sygnały wprowadzane i wyprowadzane z regulatora dzielimy na sygnały analogowe Aoraz sygnały cyfrowe D. Wtechnice grzewczo-wentylacyjnej jako standardowe sygnały analogowe wejściowe iwyjściowe stosuje się: -napięcie ozakresie 0/2 do 10 V, -prąd 0/4 do 20 ma, -ciśnienie (regulatory pneumatyczne) 0,2 do 1,0 bar Sygnały cyfrowe wejściowe iwyjściowe interpretowane sąjako informacja lub polecenie załącz/wyłącz.

Własności dynamiczne regulatorów Podstawowym kryterium podziału regulatorów sąich własności dynamiczne, określające związek pomiędzy sygnałem wyjściowym a odchyłką regulacji jako sygnałem wejściowym. Ze względu na własności dynamiczne rozróżniamy regulatory: -proporcjonalne typu P, -całkujące typu I, -proporcjonalno-całkujące typu PI, -proporcjonalno-różniczkujące typu PD, -proporcjonalno-całkująco-różniczkujące typu PID.

Własności dynamiczne regulatorów Charakterystyka dynamiczna regulatora jest opisywana w postaci transmitancji jako stosunek transformaty U(s) sygnału wyjściowego wielkości sterującej u(t), do transformaty E(s) sygnału wejściowego uchybu regulacji e(t). G ( s) = r U ( s) E( s)

Charakterystyki dynamiczne regulatorów (graficzne odpowiedzi na zakłócenie skokowe) P K p u K p t PI K p 1 + 1 T s i u K p T i K p t

Charakterystyki dynamiczne regulatorów PD K ( 1 T s) p + d u K p t PID idealny K p 1 1 + + Td s Ti s u K p t PID - rzeczywisty K p 1 1+ Ti s + Td s Ts + 1 u K p t

Charakterystyki dynamiczne regulatorów Wielkości Kp, Ti, Td noszą nazwę nastaw dynamicznych regulatora. gdzie: Kp współczynnik wzmocnienia, X p = K p 1 100 [ % ] -zakres proporcjonalności, Ti czas zdwojenia (całkowania), Td czas wyprzedzenia (różniczkowania) T -nienastawialna stała czasowa ściśle określona dla rzeczywistego regulatora typu PID.

Dziękuję za uwagę!