A

1.cbc-----*-Podaj definicje Transmitancji operatorowej G(s) elementu lub układu automatyki oraz wyznaczyć transmitancję dla układu opisanego równaniem: y```+2y``+4y`+6y=3x`+5x:

Transmitancję operatorową definiujemy jako stosunek transformaty sygnału wyjściowego y(s) do transformaty sygnału wejściowego x(s) przy zerowych warunkach początkowych..

G(s)=y(s)/x(s) x(0)=0, x`(0)=0.

Przykład:

S^3Y(s)+2S^2Y(s)+4SY(s)+6Y(s)=3SX(s)+5X(s)

Y(s)*(S^3+2S^2+4S+6)=X(s) (3S+5)

G(s)=((3S+5)/(S^3+2s^2+4S+6)

3. Jaki układ nazywamy układem nadążnym?

Układy nadążne to są zamknięte układy sterowania (często zwane serwomechanizmami), w których sygnał wejściowy y₀ jest nieznaną funkcją czasu. Zadaniem układu jest nadążanie wielkości wyjściowej za zmianami wielkości wejściowej y₀. Przykładem układu jest ukł sterowania ogniem altyrerii przeciwlotniczej wg wskazań radaru.(radarowy układ nadążny

5. Podać transmitancję regulatora PID, określić jakie operacje wykonuje on na sygnale wejściowym i jaki to sygnał oraz wskazać jego parametry związane z poszczególnymi akcjami.

Transmitancje regulatora PID

• Idealnego

• Rzeczywistego

T_i – stała całkująca (czas zdwojenia)

T_d- stała różniczkująca (czas wyprzedzenia)

k_p – wsp. wzmocnienia

x_p – współczynnik proporcjonalności

Dla regulatora wielkością wejściową jest uchyb. PID oznacza operacje jakie dokonuje regulator na sygnale uchybu.

P- dzialanie proporcjonalne

I- działanie całkujące

D- dz. różniczkujące

Czyli na:

P- uchyb jest wzmocniony

I- uchyb jest całkujący

D- uchyb jest różniczkujący

Dobór nastaw regulatora PID:

-P: k_p=0,5 k_pkr

-PI k_p=0,35 k_pkr T_i=0,85 T_osc

-PID k_p=0,6 k_pkr T_i=0,5 T_osc T_d=0,12 T_osc

k_pkr – wzmocnienie krytyczne

T_osc – okres drgań niegasnących

Właściwy dobór nastaw pozwala otrzymać żądane wartości:

- statycznego błędu regulacji

- przeregulowania

- czasu regulacji

B

1.Ogólnie różnica polega na występowaniu pętli sprzężenia zwrotnego w układzie AR. Zadaniem pętli jest utrzymanie informacji o działaniu całego układu na zasadzie porównywania wartości wielkości zadanej z wielkością sterowaną. Pętla dąży do tego aby sygnał sterowany (wyj.)był jak najbardziej zbliżony do sygnału zadanego (na wyjściu).Natomiast w układzie otwartym te funkcje pełni najczęściej człowiek porównując wartości wielkości regulowanej z pewnym algorytmem i według nich ustaleniu odpowiedniego sygnału na wej.(czyli odpowiedniego sygnału zadanego).

2. Podać algorytm wyznaczania odpowiedzi elementu lub układu automatyki o danej transmitancji operatorowej na zakłócenia dane przebiegiem czasowym

Algorytm wyznaczenia odpowiedzi elementu:

- na sygnał skokowy

X(t)=1(t) x(s)=1/s

Y(s)=G(s)*x(s)

Y(s)=G(s)*1/s

Y(t)= L ^-1(G(s)*1/s)=k(t)

- na sygnał impulsowy

x(t)=δ)(t) x(s)=1

Y(s)=G(s)*1

Y(t)= L^-1(G(s))=g(t)

6. Kryterium Hurwitza-aby układ był stabilny musza istnieć wszystkie współczynniki równania charakterystycznego i być tego samego znaku.-wszystkie podwyznaczniki wyznacznika głównego musza być wieksze od zera

8.Regulator dwupołożeniowy działa na zasadzie 0,1 czyli wlacz wylacz. Z wykresu przebiegu wielkości regulowanej wartość regulatora darzy asymptotycznie do wartości zadanej natomiast przebieg wielkości regulowanej dla regulatora PID jest okresowy(periodyczny).

C

1.Układ cyfrowy

Cyfrowy układ regulacji-jest to układ w którym regulator jest urzadzeniem cyfrowym

A/C-przetwornik analogowo-cyfrowy – próbkuje sygnał analogowy(odczytuje tylko w określonych chwilach czasu sygnał po przetworzeniu musi odpowiadać podziałowi na odpowiednią ilość części

C/A- przetwornik cyfrowo-analogowy, z ciągu impulsów odzyskuje symał analogowy(ciągły

A/C;C/A przetwornik anal.cyfrowy i odwrotnie.Zadaniem A/C,C/A jest przetwarzanie sygnalu analogowego na sygnal cyfrowy i odwrotnie

Obiekt jest elementem analogowym ,do którego powinien być doprowadzony sygnal analogowy C/A;A/C np.:karty analogowo cyfrowe zamieniające napiecie na wartość cyfrowa.

5.Uklad stałowartościowy

Sygnal wejściowy w(t) ma stala wartość w(t)=const. a wiec układ w procesie regulacji ma za zadanie utrzymac stala wartość wielkości wyjściowej,mimo działających zakłóceń.

Przykładem takiego układu jest układ regulacji poziomu cieczy w zbiornikach.

6.Na podstawie ogolnego schematu układu regulacji automatycznej wyjaśnić „obiekt regulacji’’ i „wielkość regulowana”

Obiekt regulacji -to cześć układu automatycznej regulacji, na którego własności nie ma wpływu, gdyż jest narzucona. Jest to urządzenie, zespół, proces, który ulega regulacji w układzie zamkniętym ( ze sprzężeniem zwrotnym)

Wielkość regulowana-jest to wielkość, której wartość stanowi podstawę procesu sterowania (wartość którą zmieniamy)

7.Na czym polega dobor parametrow reg.PID z wykorzystaniem kryteriow całkowych

Kryteria calkowe sposób okreslenia jakości regulacji,gdzie calki wyznaczamy z sygnalu bledu.

Wartosci tych calek określają obszar zakreskowany na rys.Nie trudno się domyślić ,ze im mniejsza ta wartość tym lepsza jakość dynamiczna układu regulacji.

8.W układzie regulacji dwustawnej temperatury obiektem jest element inercyjny I rzędu, zaś przekaźnik ma histerezę o szerokości +/-20^oC. Ile wyniesie amplituda oscylacji ustalonych?

Amplituda równa polowie z różnicy max i min uzyskanej temp. Będzie nieznacznie większa od wartości histerezy przekaźnika ze wzg. Na tzw. Czas martwy.

2.y’’+3y’+4y=6x Charakterystyka statyczna układu jest to zależność pomiędzy wielkościami wejściowymi i wyjściowymi obiektu w stanie ustalonym y=f(x.

Stan ustalony wystepuje wtedy gdy wszystkie pochodne w równaniu różniczkowym sa rowne 0.

D

1.Na podst. schematu wyjaśnić co to jest sprzężenie zwrotne i jak jest ono wykorzystywane w układzie automatyki?

Sprzężenie zwrotne polega na tym, że sygnał wyjściowy jest przekazywany na wejście w celu sterowania elementem. Układ otrzymuje informacje na temat własnego działania i dostosowuje do nich koleje reakcje. Układy ze sprzężeniem zwrotnym mogą występować jako: dodatnie i ujemne. Dodatni sygnał wchodzący do węzła sumacyjnego wywołuje zmniejszenie sygnału wychodzącego z tego węzła (i na odwrót „ - ” „+”). Dzięki zastosowaniu regulatora ze sprzężeniem zwrotnym można zmniejszyć amplitudę oscylacji wielkości regulowanej w układach regulacji dwustawnej. Celem sprz. Zwrotnego jest doprowadzenie uchybu e=w(t)-y(t) do zera.

6. Ogólny warunek stabilności

8. W jaki sposób można zmniejszyć amplitudę drgań ustalonych wielkości regulowanej w układzie regulacji dwustawnej z regulatorem z histerezą i jak wówczas zmieniać się będzie częstotliwość przełączeń przekażnika?

Zmniejszenie amplitudy oscylacji wielkości regulowanej w układzie regulacji dwustawnej można uzyskać dzięki zastosowaniu regulatora z korekcyjnym sprzężeniem zwrotnym.

Stała czasowa T członu inercyjnego w sprzężeniu zwrotnym powinna być znacznie mniejsza od zastępczej stałej czasowej T_z obiektu regulacji. Po zastosowaniu pojedynczego sprzężenia zwrotnego wzrasta częstotliwość oscylacji, maleje amplituda wahań, wystąpiła natomiast różnica między wartością średnią a zadaną. Odchyłkę te można zmniejszyć przez zastosowanie drugiego inercyjnego sprężenia zwrotnego. Zastosowanie sprężenia zwrotnego spowoduje wzrost częstotliwości przełączania przekaźnika