Automatyka 18i19

background image

1

Analiza wpływu

regulatora na jakość

regulacji

Układ regulacji z obiektem

statycznym

Wykład 18

background image

2

_

+

W(s
)

U(s)

E(s
)

Y(s)

Regulato
r

Obiek
t

+

+

Z(s)

)

(

)

(

)

(

1

1

)

(

)

(

)

(

1

)

(

)

(

)

(

ob

ob

s

Z

s

G

s

G

s

W

s

G

s

G

s

G

s

G

s

Y

r

ob

r

r

(1)

)

(

)

(

1

1

)

(

)

(

)

(

)

(

1

)

(

)

(

)

(

)

(

ob

0

ob

0

s

G

s

G

s

Z

s

Y

s

G

s

G

s

G

s

G

s

W

s

Y

r

W

ob

r

r

Z

(2
)

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

s

Z

s

G

s

W

s

G

s

Y

z

w

(3
)

1

)

(

1

1

ob

s

T

k

s

G

(4
)

background image

3

1

)

(

Ts

k

s

G

w

przy czym

1

1

1

1

1

1

1

1

1

k

k

T

T

k

k

k

k

k

k

k

k

p

p

p

p

1

1

1

1

T

k

k

T

s

p

Wzrost wzmocnienia regulatora k

p

powoduje:

 malenie stałej czasowej T układu regulacji, a to

oznacza skrócenie czasu regulacji (rysunek),

 wzrost wzmocnienia k układu regulacji.

(5)

(6)

p

k

s

G

)

(

r

Regulator P

background image

4

k

p1

k

p3

t

h

0

1

e

u

1

e

u2

e

u3

k

p2

k

p1

Pasmo przenoszenia układu otwartego.

1

)

(

)

(

)

(

1

1

ob

0

j

T

k

k

j

G

j

G

j

G

p

r

(7)

background image

5

2

1

1

0

)

(

1

)

(

T

k

k

j

G

p

1

)

(

0

0

g

j

G

1

)

(

1

2

1

0

1

T

k

k

g

p

1

2

1

0

1

)

(

T

k

k

p

g

(8
)

(9
)

(10)

(11
)

background image

6

Błąd ustalony po skokowej zmianie sygnału zadanego

)

(

lim

)

(

lim

0

s

sE

t

e

e

w

s

t

u

w

)

(

)

(

)

(

s

W

s

G

s

E

u

w

w

s

s

W

1

)

( 

)

(

lim

0

s

G

e

wu

s

wu

1

1

1

)

(

)

(

1

1

)

(

1

1

ob

s

T

k

k

s

G

s

G

s

G

p

r

wu

1

1

1

0

1

1

1

1

1

lim

k

k

s

T

k

k

e

p

p

s

wu

(12
)

(13)

(14)

(15)

(16
)

background image

7

1

1

1

1

)

(

T

j

k

k

k

k

j

G

p

p

w

2

1

2

2

1

1

)

1

(

)

(

T

k

k

k

k

j

G

p

p

w

1

)

(

j

G

w

gdy k

p

rośnie.

Transmitancja zakłóceniowa

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

)

(

k

k

s

T

s

T

s

T

k

k

s

G

p

p

z

(17)

(18)

(19)

background image

8



1

1

)

1

(

1

)

(

1

1

1

1

s

k

k

T

k

k

s

T

s

G

p

p

z

1

1

1

T

k

k

s

p

Biegun transmitancji
identyczny z biegunem
transmitancji G

w

(s).

)

(

lim

)

(

lim

0

s

sE

t

e

e

z

s

z

t

zu

Błąd ustalony:

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

ob

s

Y

s

G

s

G

s

Z

s

E

r

z

)

(

)

(

s

Y

s

E

z

)

(

)

(

)

(

1

1

)

(

ob

s

Z

s

G

s

G

s

E

r

z

(20)

(21)

(22)

(23)

(24)

)

s

(

G

)

s

(

G

)

s

(

G

r

zu

ob

1

1

background image

9

)

(

)

(

)

(

1

1

lim

ob

0

s

Z

s

G

s

G

s

e

r

s

zu

s

s

Z

1

)

( 

)

(

)

(

1

1

lim

ob

0

s

G

s

G

e

r

s

zu

1

1

1

1

0

1

1

1

1

lim

k

k

k

k

s

T

s

T

e

p

p

s

zu

zu

wu

u

e

e

e

1

1

1

1

1

)

(

T

j

k

k

T

j

j

G

p

z

2

1

2

2

1

2

1

2

)

1

(

1

)

(

T

k

k

T

j

G

p

z

0

)

(

lim

j

G

z

k

p

(25)

(26)

(27)

(28)

(29)

background image

10

Regulator PI

1

1

2

1

1

1

1

1

1

1

)

1

(

1

1

1

1

1

1

1

)

(

k

k

s

T

k

k

s

T

T

k

k

s

T

k

k

s

T

k

s

T

k

s

T

k

s

T

k

s

G

p

i

p

i

p

i

p

i

p

i

p

w









1

1

2

1

2

1

1

1

)

1

(

1

1

1

1

1

)

(

k

k

s

T

k

k

s

T

T

s

T

s

T

T

s

T

k

s

T

k

s

G

p

i

p

i

i

i

i

p

z





(30)

(31)

Bieguny transmitancji

i

p

p

p

T

T

k

k

k

k

T

T

k

k

s

1

1

2

1

1

1

1

2

,

1

4

)

1

(

2

1

2

1

(32)

background image

11

i

p

p

T

T

k

k

k

k

1

1

2

1

4

)

1

(

Bieguny
rzeczywiste

i

p

p

T

T

k

k

k

k

1

1

2

1

4

)

1

(

Bieguny zespolone
sprzężone

y

t

duże T

i

małe T

i

background image

12

)

1

(

)

(

1

1

1

2

1

1

1

k

k

T

j

T

T

k

k

k

k

T

j

k

k

j

G

p

i

p

p

i

p

w

)

1

(

)

(

1

1

1

2

1

1

2

k

k

T

j

T

T

k

k

T

j

T

T

j

G

p

i

p

i

i

z

Transmitancje widmowe układu

Moduły transmitancji
widmowych

2

1

2

1

2

2

1

2

1

2

1

2

2

2

1

)

1

(

)

(

)

(

)

(

)

(

k

k

T

T

T

k

k

k

k

T

k

k

j

G

p

i

p

p

i

p

w

2

1

2

1

2

2

1

2

1

2

2

2

1

2

4

)

1

(

)

(

)

(

k

k

T

T

T

k

k

T

T

T

j

G

p

i

p

i

i

z

(33
)

(34
)

(35)

(36
)

background image

13

M

o

d

u

ł

1

)

(

j

G

w

,

g

d

y

p

k

o

r

a

z

1

T

T

i

.

,

0

)

(

j

G

z

Mod

k

p



gdy

Analiza transmitancji układu
otwartego

)

1

(

)

1

(

)

(

1

1

0

T

j

T

j

T

j

k

k

j

G

i

i

p

)

1

(

)

1

(

1

1

1

)

(

1

1

1

1

0





s

T

s

T

s

T

k

k

s

T

k

s

T

k

s

G

i

i

p

i

p

2

1

2

1

0

)

(

1

)

(

1

)

(

T

T

T

k

k

j

G

i

i

p

1

)

(

0

0

g

j

G

(37
)

background image

14

2

1

2

1

4

1

2

2

1

2

1

2

1

0

)

(

)

(

4

]

1

)

[(

2

1

)

(

T

T

k

k

T

k

k

T

k

k

i

p

p

p

g

(38
)

Wnioski wynikające ze wzoru (38) są nastepujące:

 wzrost czasu zdwojenia T

i

regulatora zmniejsza pulsację graniczną układu

otwartego (zawęża pasmo regulacji), co oznacza, że procesy regulacji zachodzące

w układzie zamkniętym przebiegają wolniej w porównaniu z przebiegami

dla

małych wartości T

i

i mają charakter aperiodyczny (czas regulacji wydłuża się –

zobacz rysunek na slajdzie 11).

 wzrost wzmocnienia k

p

regulatora zwiększa pulsację graniczną układu, a to

oznacza szybsze przebiegi regulacji, czyli skrócenie czasu regulacji.

Pamiętając o tym, że regulator PI wprowadza ujemne przesunięcie fazowe, a

moduł jego transmitancji widmowej maleje ze wzrostem pulsacji, wnioskujemy, iż

w ogólnym przypadku zapewnia on dobrą jakość regulacji tylko przy zakłóceniach

o małych częstotliwościach.

background image

15

Błąd ustalony po skokowej zmianie
w(t) i z(t)

)

(

lim

)

(

lim

0

0

s

G

s

G

e

e

e

zu

s

wu

s

zu

wu

u

1

1

1

1

1

)

(

)

(

1

1

)

(

)

(

1

1

ob





s

T

k

s

T

k

s

G

s

G

s

G

s

G

i

p

r

zu

wu

0

1

1

1

1

1

lim

1

1

1

1

1

lim

1

1

0

1

1

0









s

T

k

s

T

k

s

T

k

s

T

k

e

i

p

s

i

p

s

u

background image

16

Układ regulacji z obiektem

astatycznym

Wykład 19

)

(

)

(

1

1

ob

s

T

s

k

s

G

background image

17

Układ z regulatorem typu P

1

2

1

1

1

1

1

1

1

1

1

)

1

(

)

1

(

1

)

1

(

)

(

k

k

s

s

T

k

k

k

k

s

T

s

k

k

s

T

s

k

k

s

T

s

k

k

s

G

p

p

p

p

p

p

w

1

2

1

2

1

1

1

)

1

(

1

1

)

(

k

k

s

s

T

s

s

T

s

T

s

k

k

s

G

p

p

z

Bieguny obu transmitancji są identyczne i określone wzorami

,

4

1

2

1

2

1

1

1

1

1

1

k

k

T

T

T

s

p

1

1

1

1

2

4

1

2

1

2

1

k

k

T

T

T

s

p

background image

18

1

4

1

1

k

k

T

p

Dla wzmocnienia k

p

spełniającego

nierówność

bieguny transmitancji są liczbami rzeczywistymi ujem-

nymi.

Dla wzmocnienia k

p

spełniającego

nierówność

1

4

1

1

k

k

T

p

bieguny transmitancji są liczbami zespolonymi sprzężo-

nymi i znajdują się w lewej półpłaszczyźnie zmiennej ze-

spolonej s.

h

t

background image

19

j

T

k

k

k

k

j

G

p

p

w

2

1

1

1

)

(

Transmitancje widmowe układu mają
postać

j

T

k

k

j

T

j

G

p

z

2

1

1

2

1

)

(

Moduły transmitancji
widmowych

2

2

2

1

1

1

)

(

)

(

T

k

k

k

k

j

G

p

p

w

2

2

2

1

1

2

2

2

1

)

(

)

(

)

(

T

k

k

T

j

G

p

z

background image

20

,

p

k

Gdy

to

.

0

)

(

,

1

)

(

j

G

j

G

z

w

Z
równości

1

)

(

g

w

j

G

wynika

1

2

1

1

1

1

T

k

k

T

p

g

Błąd ustalony

)

(

lim

)

(

lim

0

0

s

G

s

G

e

e

e

zu

s

wu

s

zu

wu

u

Transmitancje uchybowe są określone
wzorem

)

1

(

1

1

)

(

)

(

1

1

)

(

)

(

1

1

ob

s

T

s

k

k

s

G

s

G

s

G

s

G

p

r

zu

wu

background image

21

czyli

0

)

1

(

1

1

lim

)

1

(

1

1

lim

1

1

0

1

1

0

s

T

s

k

k

s

T

s

k

k

e

p

s

p

s

u

Układ z regulatorem typu PI

1

1

2

3

1

1

1

1

1

2

1

1

1

1

1

)

1

(

)

1

(

)

1

(

)

1

(

1

1

1

)

1

(

1

1

)

(

k

k

s

T

k

k

s

T

s

T

T

k

k

s

T

k

k

s

T

k

k

s

T

s

T

s

T

k

k

s

T

s

k

s

T

k

s

T

s

k

s

T

k

s

G

p

i

p

i

i

p

i

p

i

p

i

i

p

i

p

i

p

w









background image

22

1

1

2

3

1

2

3

1

1

1

)

1

(

1

1

1

1

)

(

k

k

s

T

k

k

s

T

s

T

T

s

T

s

T

T

s

T

s

k

s

T

k

s

G

p

i

p

i

i

i

i

i

p

z





Dla

1

T

T

i

bieguny transmitancji są określone
wzorami

i

p

i

p

T

k

k

j

s

T

k

k

j

s

1

2

1

1

T

i

=T

1

T

i

>T

1

t

background image

23

Transmitancja widmowa

)

(

)

(

2

1

1

2

1

1

1

T

k

k

jT

T

k

k

T

k

jk

k

k

j

G

p

i

i

p

i

p

p

w

Moduł transmitancji
widmowej

2

1

1

2

2

2

2

1

2

2

1

2

1

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

T

k

k

T

T

k

k

k

k

k

k

j

G

p

i

i

p

p

p

w

Parametry regulatora należy tak
dobrać aby

1

)

(

j

G

w

Zatem

2

2

1

1

2

2

2

2

1

2

2

2

1

2

1

)

(

)

(

)

(

)

(

T

k

k

T

T

k

k

T

k

k

k

k

p

i

i

p

i

p

p

6

1

4

1

2

2

2

2

2

2

2

)

2

(

]

2

)

[(

T

T

T

kT

T

kT

kT

T

k

i

i

i

i

i

i

gdzie k = k

1

k

p

.

background image

24

0

2

)

(

2

i

i

kT

kT

0

2

1

2

2

T

kT

T

i

i

1

1

1

2

1

2

1

T

k

k

T

k

p

1

4T

T

i

Reguły Zieglera-Nicholsa

 dla regulatora PID

kr

kr

kr

12

,

0

5

,

0

6

,

0

T

T

T

T

k

k

d

i

p

p

 dla regulatora PI

kr

kr

85

,

0

45

,

0

T

T

k

k

i

p

p

 dla regulatora P

kr

5

,

0

p

p

k

k


Document Outline


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
FESTO Podstawy automatyzacji
Automatyka (wyk 3i4) Przel zawory reg
Automatyzacja w KiC (w 2) Obiekty reg
AutomatykaII 18
Automatyka wykład 8
Wybrane elementy automatyki instalacyjnej
12 Podstawy automatyki Układy sterowania logicznego
Automatyka dynamiakPAOo 2
Automatyka okrętowa – praca kontrolna 2
automatyczne swiatla
podstawy automatyki ćwiczenia lista nr 4b
AUTOMATYZACJA PROCESÓW SPAWALNICZYCH
Podstawy automatyki cz1
automatyka i robotyka 12 12 1
Automat do ład akumulatorów
Automatyka i sterowanie, Pomiary w energetyce
Przeglad oferty Micro Automation Sets

więcej podobnych podstron