1.Narysowac ogólny schemat układu regulacji

automatycznej (automatyki)nazwać elementy i

sygnały.

2. Na czym, polega różnica pomiędzy otwartym

układem sterowania a układem regulacji autom.

Sterowanie w układzie otwartym wymaga obecnosi

człowieka, który musi cały czas porównywać wielkość

sygnału wyjściowego z wzorcowym.Sterowanie w

URA(jest Se sprzęzeniem zwrotnym) Działanie tego

układu polega na tym iż gdy następuje zmiana

sygnału WY to przez sprzężenie zwrotne układ jest w

stanie kompensować sam zakłócenia i powrócić do

stanu równowagi.Róznocą jest obecność pętli sprzężenia

zwrotnego.

3. Na podstawie schematu wyjaśnić co to jest sprzężenie

zwrotne i jak jest ono wykorzystywane w układzie autom.

Zadaniem sprzężenia zwrotnego jest pobranie informacji o

wartości wyjściowej y(t) i przekazanie jej do węzła

sumacyjnego, który wytwarza sygnał uchybu

e(t) =w(t)-y(t), gdzie w(t)-sygnal zadany, na cały układ

regulacji.Uchyb jest wykorzystywany przez regulator do

wytworzenia takiego sygnału u(t), aby y(t)=w(t).

4. Jakie dodatkowe(w porównaniu z klasycznym, analogowym

układem automatyki) elementy występują na schemacie

cyfrowego układu automatyki i jakie są ich zadania.

W ukł. Cyfrowej regulacji występuja dodatkowo na petli

Sprzężenia Zwrotnego 2 czujniki cyfrowe.A/C mający za

zadanie przetwarzanie sygnału analogowego na impulsy.

Odczytuje ion sygnał w określonych momentach czasu.

Drugi C/Amajacy za zadanie zmianę ciągu impulsów

cyfrowych w sygnał analogowy.

5. jaki jest cel wprowadzenia w maszynach i

urządzeniach technicznych układów automatyki.

-aby układ pracował bez człowieka

-obnizeniekosztów produkcji

-zastapieneiczłowieka w czynnościach uciążliwych.

SzkodliwychDla zdrowia człowieka

-poprawa niezawodności produkcji

6. Jaki układ automatyki nazywamy liliowym i jakie

jego najważniejsze cechy.

Układami liniowymi automatyki nazywamy takie

układy które maja wyłącznie linowe elementy, tzn

elementy o prostoliniowych charakterystykach

statycznych,opisywane sa algebraicznymirównaniami

liniowymi, różniczkowymi, różnicowymi i całkowymi.

Elmwnty i układy spełniaja zasade superpozycji.-jeżeli

na układ Działa wiele wymuszeń jednocześnie to

odpowiedz układu stanowi sumę odpowiedzi na każde

z wymuszeń rozpatrywanych odzielnie.

7. Jaki układ nazywamy układem regulacji

stałowartościowej(stabilizującej) .

W ukąłdach stabilizacji sygnał wejściowy ma stałą

wartość w(t)=const zadaniem uładu jest utrzymanie

stałej wartości wielkości regulowanej mimo działających

zakłóceń.Przykąłdem układu stabilizacji jest układ

regulacji poziomu cieczy w zbiorniku.

8. Jaki układ nazywamy układem regulacji programowej

URP jest szczególnym przypadkiem układu nadążnego.

Sygnał sterującyzmienia się wg pewnego programu,

określonego nadaną góry funkcją czasu.Układ ten

odwzorowuje na wyjsciu wygenerowany przebieg,np.

układ regulacji programowej regulacji temperatury w

piecach hutniczych.

9. Jaki układ nazywamy nadążnym układem regulacji.

Jest to zamknięty układ sterowania gzdie sygnał serujący

jesy nieznaną Funkcją czasu.Zmanuy sygnały sterującego

nie zależa od procesu zachodzącego wewnątrz UAR ale S.A.

wywołane zjawiskami zachodzącymipoza tym układem, np.

. układ wspomagający ruch kierownicy w samochodzie.

10.Na czy polega opis układu automatyki we współrzędnych

odchyłek i jakie są tego konsekwencje przy analizie układu.

Daje możliwość przyjęcia zerowych warunków początkowych

.RównanieRóżniczkowe napisane we wspórzednych odchyłek

my”+y'+ky=P(t).

Możemy mierzyć y bezwzględnie określone od poziomu

spowodowanego,Albo y wzgedne, który wynika z poziomu

statycznego.

11. Podać definicje transmitancji operatorowej elementów

układu automatyki oraz wyznaczyć transmitancje dla układu

opisanego równaniem y```+2y”+4y`+6y=3x`+5x(Równanie

może być inne).

Jest to stosunek transformaty wielkości wujsciowej y(s) do

wejściowej x(s) przy zerowych warunkach początkowych.

G(s)=y(s)/x(s),gdzie y(s)-postać operatorowa sygnału y

X(s)-postac operatorowa sygnału x.Jest postawową funkcją

opisującą Statyczne i dynamiczne własności układu.

G(s)=y(s)/x(s)=3s+5/s³+2s²+4s+6

12.Co nazywamy charakterystyką statyczną elementu

lub układu automatyki, wyznaczyć równanie charakterystyki

statycznej dla układu opisanego równaniem y”+3y`+4y=6x

Opisuje zależność pomiędzy sygnałem wejściowym x(t) a

wyjściowym y(t) w stanie ustalonym.Stan ustalony

wytepuje wtedy gdy zarówno wielkość wejsciowa jak i

wyjsciowa osiągnęły okresloną wartość i nie ulegają

zmianie.Wyznacza się ją analitycznie lub doświadczalnie ,

6s/s²+3s+4

13.Podać algorytm wyznaczania odpowiedzi elementu

lub układuautomatyki o danej transmitancji operatorowej

na zakłócenie dane przebiegiem czasowym.

G(s)+y(s)/x(s) , x(t)=1(t)

Odpowiedz na wymuszenie skokowe: y(s)=G(s)*x(s), x(s)=1/s

y(t)=
^-1[G(s)*x(s)] h(t)=
^-1[G(s)/s] , G(s)+y(s)/x(s)

x(t)=δ(t)

Odpowiedz na wymuszenie impulsowe g(t)= G(s)*x(s), x(s)=1,

y(t)=
^-1[G(s)/s], g(t)=
^-1[G(s)]

14.W jaki sposób wyznacza się zastępcze transmitancje dla połączeń:

szeregowego i ze sprzężeniem zwrotnym

]

15. W jaki sposób wyznacza się zastępcze transmitancje dla połączeń:

równoległego i ze sprzężeniem zwrotnym

16. Ile wynosi wzmocnienie układu składającego się z elementów

proporcjonalnych połączonych w następujący sposób(wykresy )

17. Na podstawie ogólnego schematu układu regulacji

automatycznejwyjaśnić co rozumiemy pod pojęciem obiek

regulacji oraz wielkośćregulowana.

Wielkośc regulowana to ta na której nam najbardziej

zależy w danym procesie technologicznym, np.predkośc skrawania

tepm w pomi.obiekt regulacji to jeden z członów elementów

układu, mający wielkość Wejsciową i wyjściową, określany

równaniem różniczkowym, transmitancjąOperatorową.Obiekt

regulacji jest to element specjalny dla którego projektowany

jestukłd automatycznej regulacji.

18.Na podstawie ogólnego schematu układu regulacji

Automatycznej wyjaśnić co rozumiemy pod pojęciem

uchyb oraz regulator.

Uchyb ajest to róznica wartości sygnału wejściowego i

wyjściowego e(t)=x(t)-y(t).Regulator jest to urządzenie

sterujące przetwarzające wartość uchybu na sygnał sterujący

w taki posób aby wartość uchybu sprowadzić do zera.

19. Jakie są zadania regulatora w układzie automatyki

Podst.zadaniem regulatora jest wytworzenei takiego

sygnału sterującego obiektem u(t) aby sygnał wyjściowy

y(t) był równy sygnałowi zadanemu

w(t), czyli uchyb e(t)=0.

20. Podać transmitancje regulatora PID, określić jakie

operacje wykonuje on na sygnale wejściowym i jaki to

sygnał oraz wskazać jego parametry związane z

poszczególnymi akcjami.

DIP posiada ciągłe wyjścia i składa się z 3 różnych

funkcjonalnie bloków:Proporcjonalnego(P), całkującego(I),

różniczkującego(D).TransmitancjaOperatorowa PID idealnego

i rzeczywistego: K_PID(s)=k_p+(1/T_i*s)+T_d*s

K_PID(s)=k_p+(1/T_i*s)+(T_d*s+ T_d*s)/s*T+1,Człon

proporcjonalnyk_p- wzmocnienia uchyb i zmniejsza odchyłkę

statyczną, skraca czas regulacji, człon całkujący 1/T_i*s

eliminuje uchyb statyczny powoduje ze układ staj 1/T_i się

wolniejszy. T_d*s człon różniczkujący powoduje szybsza

akcję układu na zmiany sygnału wejściowego, pozwala

polepszyć dynamike układuT_i- stała czasowa akcji całkującej.

T_d- stała czasowa akcji różniczkującejRegulator podczas pracy

dązy do utrzymania zadanej wartości sygnału Regulowanego.

21. na podstawie transmitancji regulatora PID wyjaśnić w jaki

sposób dysponując regulatorem PID możemy sprawić aby działał

Jonak regulator P.

Regulator PID nastawiamy tylko na dzialanie proporcjonalne

P poprzezWyłączenie działania całkującego i różniczkującego

przez nastawienieT_i-nieskończoność, T_d-0.

22. Co nazywamy charakterystyką amplitudowo-fazowa

elementu lub układu automatyki i w jaki sposób możemy

określić wzmocnienie iprzesunięcie fazowe dla danej

wartości pulsacji?

Nazywamy graficzne przedstawienie transmitancji

widmowej układu.Moduł transmitancji widmowej określa

wzmocnienie, a
(ω)okresla

Kąt przesunięcia. M(ω)=
,

(ω)=arc(Q(w)/P(w))

23. Dla częstości sygnału wejściowego równej 2

wzmocnienie układu wynosi 5 a przesunięci fazowe -π/4.

Jesli sygnał wejściowy określony jest zależnością x(t)=4*sin2t,

to jaką zależnością będzie określony sygnał wyjściowy po

dostatecznie długim czasie? Uzasadnić.

24. Jakie charakterystyki częstotliwościowe elementu lub

układu automatyki nazywamy charakterystykami logarytmicznymi

i do czego są one wykorzystywane.

Mogą służyc do wyznaczenia pasma przenoszenia, określenia

stabilności zapasu amplitudy i fazy.

25.Sposób wyznaczania częstotliwościowych charakterystyk

logarytmicznychukładu elementów połączonych szeregowo.

Uzyskuje się je poprzez algebraiczne dodanie charakterystyk

Poszczególnych elementów co wynika z transmitancji zastępczej

elementu połączonegoSzeregowo oraz własności logarytmów

G_z=G₁* G₂*…*G_n, ln(a*b)=lna+lnb

26. Co rozumiemy pod pojęciem stabilności układu automatyki i

dlaczego stabilność tego układu decyduje o jego przydatności?

Układ regulacji uważa się za stabilny wtedy i tylko wtedy gdy wielkośc

Wyjsciowa jako odpowiedz na dowolne ograniczone wymuszenie będzie

Ograniczona.Stabilnośc musi Stanowic podstawową cechę układu

automatyki ponieważ układ niestabilny jest niesterowalny.Nie możana nim

sterować.

27.Włączamy układ stabilizacji temperatury z regulatorem PID.

Jak będzie zmieniać się uchyb w tym układzie jeśli układ ten będzie

stabilny albo niestabilny.

28. Ogólny warunek stabilności (na prostym przykładzie).

Układ regulacji uważa się za stabilny wtedy i tylko wtedy gdy

jeśliWielkość wyjsciowa jako odpowiedź na dowolne ograniczenie

będzie ograniczona.Warunek jest spełniony jeżeli w układzie

występuje tłumienie stanu nieustalonego.

29. kryterium Hurwitza(prosty przykład zastosowania)

a_ns_n + a_n-1 s^n-1 + …+ a_ns + n_n=0 ma wszystkie pierwiastki w

lewej ółpłaszczyźnie części rzeczywistej ujemne, jeżeli

spełnione są warunki:

a) wszystkie współrzędne równania istnieją i mają ten sam znak:

a₀>0, a₁>0... a_n>0

b) podwyznaczniki ∆i od i=2 do i=n-1 wyznacznika głównego

∆n są większe od zera:

a_n-1 a_n 0 0 0 0

∆n=a_n-3 a_n-2 a_n-1 0 0 0

a_n-5 a_n-4 a_n-3 a_n-2 a_n-1 a_n

oraz ∆n>0

31.Jkie wielkości wykorzystuje się do oceny jakości regulacji na

podstawie przebiegów czasowych.

Bład(odchyłka)statyczna-róznica pomiędzy watrościa zadaną a

Wartościa wyjściową w stanie ustalonym.

Przeregulowanie-max odchylenie odpowiedzi układu od wartości

W stanie ustalonym trj odpowiedzi.

Czas regulacji to czas liczony od chwili przyłożenia wymuszenia

do chwili po której odchyłka regulacji jest stale mniejsza od

dopuszczalnych granic

32.Na podstawie przykładowego przebiegu uchybu wyjaśnić co

nazywamy przeregulowaniem i czasem regulacji.(pyt wyzej)

33.W układzie regulacji temperatury wartość zadana wynosiła 520K

zaś ustalona wartość temperatury wyniosła 500K,czy wystąpiła tu

odchyłka statyczna a jeśli tak to ile ona wynosi.

34. Na czym polega ocena jakości Układu automatyki w

Wykorzystaniem kryteriów całkowyc.

Jakość dynamiczną układu regulacji oceniać można na podst.

Wielkości pola regulacji i asymptoty do której dązy ta krzywa.

Im mniejsze jest to pole tym lepsza jest jakość dynamiczna

układu.

35. Na czym polega dobór parametrów regulatora na podstawie

kryteriów całkowych?

36. Na czym polega dobór parametrów regulatora według metody

Zieglera-Nicholsa?

Polega na podłączeniu do obiektu regulatora nastawionego wyłącznie

Na akcję proporcjonalną z minimalną wartością wzmocnienia K_p.

Nastepnie należy zwiększać współczynnik wzmocnienia do wystąpienia

w układzie oscylacji niegasnących.

Po dokonaniu pomiaru współczynnika Kpkr i Tosc można wyznaczyć

Wartość dla poszczególnych regulatorów P: k_p-0.5 (k_p) k_r

PI: k_p * 0.45 (k_p) k_r T_i= 0.8* T_osc

PID: k_p * 0.6 (k_p) k_r, T_i= 0.5* T_osc T_d=0.12* T_osc

37. Jakie element pełni rolę regulatora w układzie regulacji

wustawnej i na czym polega jego działanie?

Układ Reg dwustawnej to taki w którym regulator może

natawić tylko dwie wielkości sterujące obiektem regulacji.

W układach regulacji dwustawnej zadania regulatora spełnia

przekaźnik dwupołożeniowy jeżeli temp obiektu jest mniejsza

od zadanej to regulator załącza obwód grzejny a jeżeli większa

to wyłącza.

38. Jak możemy rozpoznać na podstawie przebiegu wielkości

Regulowanej w stanie quasi ustalonym ze w układzie regulacji

np. temperatury zastosowano regulator dwu położeniowy a nie

np. regulator PID?

Gdy mamy układ stały i gdy zastosujemy regulator PID

to temperatura ustali się na stałym poziomie.Natomiast w

przypadku regulatora dwupołożeniowego

Tepm będzie oscylować wokół wielkości zadanej.

39. W układzie regulacji dwustawnej temperatury obiektrmjest

element inercyjny I rzędu zaś przekaźnik ma histerezę o

szerokości +/- 20 ^oC ile wyniesie amplituda oscylacji ustalonych?

Amplituda równa połowie róznicy max i mim uzyskanej temp będzie

Nieznacznie większa od wartości histerezy przekaźnika ze względu

na tak zwany czas martwy.

40. W jajki sposób można zmniejszyć amplitudę drgań

ustalonych wielkości regulowanej w układzie regulacji

dwustawnej z regulatorem z histerezą i jak wówczas

zmieniać się będzie częstotliwość przełączeń przekaźnika.

Zmniejszenie amplitudy oscylacji wielkości regulowanej w

układzie regulacji dwustawnej można uzyskać dzięki

zastosowaniu regulatoraz korekcyjnym sprzężeniem

zwrotnym. Zastosowanie sprzężenia zwrotnego spowoduje

wzrost przełączania przekaźnika.

---