ELEMENTY AUTOMATYKI

WYKŁADY

studia dzienne

prowadzący: dr hab. Andrzej Chochowski, prof. nadz. SGGW

1. Pojęcia podstawowe

2. Zasady rachunku operatorowego; transmitancja operatorowa

3. Podstawowe człony dynamiczne

4. Transmitancja częstotliwościowa

5. Regulatory

6. Algebra schematów blokowych

7. Stabilność układów automatyki

8. Nieliniowe układy automatyki. Układ regulacji dwupołożeniowej

9. Kodowanie sygnałów; algebra Boole'a

10. Cyfrowe układy kombinacyjne i sekwencyjne

11. Właściwości dynamiczne elementów pneumatycznych

12. Pneumatyczne elementy wykonawcze

13. Elektryczne elementy wykonawcze

14. Przetworniki pomiarowe

14. Układy automatycznej regulacji w rolnictwie i leśnictwie

ELEMENTY AUTOMATYKI

Ćwiczenia Laboratoryjne

studia dzienne

CYKL I

1. Zajęcia wprowadzające. Regulamin ćwiczeń.

2. Stacja sprężonego powietrza. Elektroniczna aparatura pomiarowa

CYKL II

3. Badanie elementarnych członów dynamicznych

4. Badanie czujników temperatury

5. Identyfikacja i modelowanie obiektów

6. Badanie właściwości statystycznych i dynamicznych regulatorów PID

CYKL III

7. Badanie przetworników prędkości obrotowej

8. Badanie układu dwupołożeniowej regulacji temperatury

9. Modelowanie układów kombinacyjnych

10. Dobór optymalnych nastaw regulatorów

CYKL IV

11. Badanie układu regulacji poziomu wody w zbiorniku

12. Sterowanie pracą siłowników pneumatycznych

13. Programowanie sterowników mikroprocesorowych

14. Badanie właściwości jednoobwodowych układów regulacji temperatury i natężenia przepływu.

Kolokwium 1

1. Zaprojektować człon proporcjonalny z elementów rezystancyjnych jeżeli wiadomo, że napięcie wyjściowe musi być cztery razy większe od wejściowego.

2. Napisać transmitancję i narysować schemat członu różniczkującego złożonego z elementów RC dla

R=10⁴ Ω C=5*10^-8 F. Policzyć stałą czasową. Narysować charakterystykę fazowo- częstotliwościową.

3. Narysować schemat blokowy układu realizującego funkcjęY=X1+X2*X3 wykorzystując elementy typu NAND.

4. Napisać w układzie dwójkowym i szesnastkowym liczbę 1027.

5. Opisz i dokonaj dokładnej analizy ćwiczenia laboratoryjnego, które zainteresowało Cię najbardziej.

6. Narysować odpowiedz regulatora PID o nastawach: kp=50%, Ti=50 s, Td=0, wiedząc ze wartość podanego zakłócenia wynosiła 20 %.

7. Przedstawić na wykresie przebiegu regulacji jak dział regulator typu P z obiektem statycznym i astatycznym.

8. Co to jest przeregulowanie ? Do jakiej wartości przeregulowania układ automatycznej regulacji pozostaje stabilny?

9. Podać definicję zakłócenia skokowego.

10. Podać interpretację współczynnika proporcjonalności regulatora PID.

Kolokwium 2

1. Zaprojektować człon proporcjonalny z elementów rezystancyjnych jeżeli wiadomo, że napięcie wyjściowe musi być cztery razy większe od wejściowego.

2. Napisać transmitancję i narysować schemat członu różniczkującego złożonego z elementów RC dla

R=10⁴ Ω C=5*10^-8 F. Policzyć stałą czasową. Narysować charakterystykę fazowo-częstotliwościową.

3. Narysować schemat blokowy układu realizującego funkcjęY=X1+X2*X3 wykorzystując elementy typu NAND.

4. Napisać w układzie dwójkowym i szesnastkowym liczbę 1027.

5. Opisz i dokonaj dokładnej analizy ćwiczenia laboratoryjnego, które zainteresowało Cię najbardziej.

6. Narysować odpowiedz regulatora PID o nastawach: kp=50%, Ti=50 s, Td=0, wiedząc ze wartość podanego zakłócenia wynosiła 20 %.

7. Przedstawić na wykresie przebiegu regulacji jak dział regulator typu P z obiektem statycznym i astatycznym.

8. Co to jest przeregulowanie ? Do jakiej wartości przeregulowania układ automatycznej regulacji pozostaje stabilny?

9. Podać definicję zakłócenia skokowego.

10. Podać interpretację współczynnika proporcjonalności regulatora PID.

Kolokwium 3

1. Zaprojektować człon proporcjonalny z elementów rezystancyjnych jeżeli wiadomo, że napięcie wyjściowe musi być cztery razy większe od wejściowego.

2. Napisać transmitancję i narysować schemat członu różniczkującego złożonego z elementów RC dla

R=10⁴ Ω C=5*10^-8 F. Policzyć stałą czasową. Narysować charakterystykę fazowo-częstotliwościową.

3. Narysować schemat blokowy układu realizującego funkcjęY=X1+X2*X3 wykorzystując elementy typu NAND.

4. Napisać w układzie dwójkowym i szesnastkowym liczbę 1027.

5. Opisz i dokonaj dokładnej analizy ćwiczenia laboratoryjnego, które zainteresowało Cię najbardziej.

6. Narysować odpowiedz regulatora PID o nastawach: kp=50%, Ti=50 s, Td=0, wiedząc ze wartość podanego zakłócenia wynosiła 20 %.

7. Przedstawić na wykresie przebiegu regulacji jak dział regulator typu P z obiektem statycznym i astatycznym.

8. Co to jest przeregulowanie? Do jakiej wartości przeregulowania układ automatycznej regulacji pozostaje stabilny?

9. Podać definicję zakłócenia skokowego.

10. Podać interpretację współczynnika proporcjonalności regulatora PID.

Kolokwium 4

1. Zaprojektować człon proporcjonalny z elementów rezystancyjnych jeżeli wiadomo, że napięcie wyjściowe musi być cztery razy większe od wejściowego.

2. Napisać transmitancję i narysować schemat członu różniczkującego złożonego z elementów RC dla

R=10⁴ Ω C=5*10^-8 F. Policzyć stałą czasową. Narysować charakterystykę fazowo-częstotliwościową.

3. Narysować schemat blokowy układu realizującego funkcjęY=X1+X2*X3 wykorzystując elementy typu NAND.

4. Napisać w układzie dwójkowym i szesnastkowym liczbę 1027.

5. Opisz i dokonaj dokładnej analizy ćwiczenia laboratoryjnego, które zainteresowało Cię najbardziej.

6. Narysować odpowiedz regulatora PID o nastawach: kp=50%, Ti=50 s, Td=0, wiedząc ze wartość podanego zakłócenia wynosiła 20 %.

7. Przedstawić na wykresie przebiegu regulacji jak dział regulator typu P z obiektem statycznym i astatycznym.

8. Co to jest przeregulowanie? Do jakiej wartości przeregulowania układ automatycznej regulacji pozostaje stabilny?

9. Podać definicję zakłócenia skokowego.

10. Podać interpretację współczynnika proporcjonalności regulatora PID.

Kolokwium 5

1. W układzie automatyki przemysłowej średniociśnieniowej manometr wyskalowany w procentach wskazuje 30%. Sprawdzamy go manometrem wyskalowanym w kPa. Jaką wartość powinniśmy otrzymać na tym manometrze? Wyjaśnić sposób wyliczenia.

2. Czy układ jest stabilny przy przeregulowaniu wynoszącym 100%?

3.Jakim obiektem może być zbiornik z wodą? Analiza.

4. Regulator PID (MERA PNEFAL, pneumatyczny) ma ustawione pokrętła na wartości 200%, 10s i 0s. Narysować odpowiedź układu na zakłócenie skokowe o wartości 60%.

5.Wjaki sposób z regulatora PID robimy regulator P. Odpowiedź uzasadnić w oparciu o analizę transmitancji operatorowej.

6. Jaki czujnik temperatury i dlaczego należy zastosować w UAR, jeżeli w sterowanym procesie występują szybkie zmiany temperatury.

7. Człon jest złożony z elementów R,L,C o następujących parametrach: R=10⁴Ω, L=10H, C=10^-8F. Jakiego rodzaju jest ten człon? Narysować jego odpowiedź skokową.

8. Udowodnić prawo rozdzielności dodawania względem mnożenia logicznego (X1+X3)*(X2+X3)=X1*X2+X3.

9.Omówić różnice pomiędzy czujnikami parametrycznymi i generacyjnymi na przykładzie czujników temperatury.

10.Wymienić różnice pomiędzy analogowymi i cyfrowymi układami sterowania automatycznego.

Kolokwium 6

1. W układzie automatyki przemysłowej średniociśnieniowej manometr wyskalowany w procentach wskazuje 30%. Sprawdzamy go manometrem wyskalowanym w kPa. Jaką wartość powinniśmy otrzymać na tym manometrze? Wyjaśnić sposób wyliczenia.

2. Czy układ jest stabilny przy przeregulowaniu wynoszącym 100%?

3.Jakim obiektem może być zbiornik z wodą? Analiza.

4. Regulator PID (MERA PNEFAL, pneumatyczny) ma ustawione pokrętła na wartości 200%, 10s i 0s. Narysować odpowiedź układu na zakłócenie skokowe o wartości 60%.

5.Wjaki sposób z regulatora PID robimy regulator P. Odpowiedź uzasadnić w oparciu o analizę transmitancji operatorowej.

6. Jaki czujnik temperatury i dlaczego należy zastosować w UAR, jeżeli w sterowanym procesie występują szybkie zmiany temperatury.

7. Człon jest złożony z elementów R,L,C o następujących parametrach: R=10⁴Ω, L=10H, C=10^-8F. Jakiego rodzaju jest ten człon? Narysować jego odpowiedź skokową.

8. Udowodnić prawo rozdzielności dodawania względem mnożenia logicznego (X1+X3)*(X2+X3)=X1*X2+X3.

9.Omówić różnice pomiędzy czujnikami parametrycznymi i generacyjnymi na przykładzie czujników temperatury.

10.Wymienić różnice pomiędzy analogowymi i cyfrowymi układami sterowania automatycznego.

Kolokwium7

1. W układzie automatyki przemysłowej średniociśnieniowej manometr wyskalowany w procentach wskazuje 30%. Sprawdzamy go manometrem wyskalowanym w kPa. Jaką wartość powinniśmy otrzymać na tym manometrze? Wyjaśnić sposób wyliczenia.

2. Czy układ jest stabilny przy przeregulowaniu wynoszącym 100%?

3.Jakim obiektem może być zbiornik z wodą? Analiza.

4. Regulator PID (MERA PNEFAL, pneumatyczny) ma ustawione pokrętła na wartości 200%, 10s i 0s. Narysować odpowiedź układu na zakłócenie skokowe o wartości 60%.

5.Wjaki sposób z regulatora PID robimy regulator P. Odpowiedź uzasadnić w oparciu o analizę transmitancji operatorowej.

6. Jaki czujnik temperatury i dlaczego należy zastosować w UAR, jeżeli w sterowanym procesie występują szybkie zmiany temperatury.

7. Człon jest złożony z elementów R,L,C o następujących parametrach: R=10⁴Ω, L=10H, C=10^-8F. Jakiego rodzaju jest ten człon? Narysować jego odpowiedź skokową.

8. Udowodnić prawo rozdzielności dodawania względem mnożenia logicznego (X1+X3)*(X2+X3)=X1*X2+X3.

9.Omówić różnice pomiędzy czujnikami parametrycznymi i generacyjnymi na przykładzie czujników temperatury.

10.Wymienić różnice pomiędzy analogowymi i cyfrowymi układami sterowania automatycznego.

Kolokwium 8

1. W układzie automatyki przemysłowej średniociśnieniowej manometr wyskalowany w procentach wskazuje 30%. Sprawdzamy go manometrem wyskalowanym w kPa. Jaką wartość powinniśmy otrzymać na tym manometrze? Wyjaśnić sposób wyliczenia.

2. Czy układ jest stabilny przy przeregulowaniu wynoszącym 100%?

3.Jakim obiektem może być zbiornik z wodą? Analiza.

4. Regulator PID (MERA PNEFAL, pneumatyczny) ma ustawione pokrętła na wartości 200%, 10s i 0s. Narysować odpowiedź układu na zakłócenie skokowe o wartości 60%.

5.Wjaki sposób z regulatora PID robimy regulator P. Odpowiedź uzasadnić w oparciu o analizę transmitancji operatorowej.

6. Jaki czujnik temperatury i dlaczego należy zastosować w UAR, jeżeli w sterowanym procesie występują szybkie zmiany temperatury.

7. Człon jest złożony z elementów R,L,C o następujących parametrach: R=10⁴Ω, L=10H, C=10^-8F. Jakiego rodzaju jest ten człon? Narysować jego odpowiedź skokową.

8. Udowodnić prawo rozdzielności dodawania względem mnożenia logicznego (X1+X3)*(X2+X3)=X1*X2+X3.

9.Omówić różnice pomiędzy czujnikami parametrycznymi i generacyjnymi na przykładzie czujników temperatury.

10.Wymienić różnice pomiędzy analogowymi i cyfrowymi układami sterowania automatycznego.

Kolokwium 9

1. Narysować schemat układu automatycznej regulacji. Podać przykłady jego elementów składowych.

2. Podać różnice pomiędzy układem sterowania a układem automatycznej regulacji.

3. Wymienić metody doboru nastaw regulatora.

4. Jaki czujnik temperatury i dlaczego należy zastosować w UAR, jeżeli w sterowanym procesie występują szybkie zmiany temperatury?

5. Przedstawić zależność wartości regulowanej od wartości zadanej w układzie dwupołożeniowej regulacji temperatury. (wykres)

6. Zbudować z elementów NAND element NOR na podstawie twierdzeń algebry Boole'a

7. W jaki sposób z regulatora PID robimy regulator P? Odpowiedź uzasadnić.

8. Co to jest przeregulowanie ? Do jakiej wartości przeregulowania układ automatycznej regulacji pozostaje stabilny?

9. Podać definicję zakłócenia skokowego.

10.Regulator PID (MERA PNEFAL, pneumatyczny) ma ustawione pokrętła na wartości 200%, 10s i 0s. Narysować odpowiedź układu na zakłócenie skokowe o wartości 60%.

Kolokwium 10

1. Narysować schemat układu automatycznej regulacji. Podać przykłady jego elementów składowych.

2. Podać różnice pomiędzy układem sterowania a układem automatycznej regulacji.

3. Wymienić metody doboru nastaw regulatora.

4. Jaki czujnik temperatury i dlaczego należy zastosować w UAR, jeżeli w sterowanym procesie występują szybkie zmiany temperatury?

5. Przedstawić zależność wartości regulowanej od wartości zadanej w układzie dwupołożeniowej regulacji temperatury. (wykres)

6. Zbudować z elementów NAND element NOR na podstawie twierdzeń algebry Boole'a

7. W jaki sposób z regulatora PID robimy regulator P? Odpowiedź uzasadnić.

8. Co to jest przeregulowanie ? Do jakiej wartości przeregulowania układ automatycznej regulacji pozostaje stabilny?

9. Podać definicję zakłócenia skokowego.

10.Regulator PID (MERA PNEFAL, pneumatyczny) ma ustawione pokrętła na wartości 200%, 10s i 0s. Narysować odpowiedź układu na zakłócenie skokowe o wartości 60%.

Kolokwium 11

1. Narysować schemat układu automatycznej regulacji. Podać przykłady jego elementów składowych.

2. Podać różnice pomiędzy układem sterowania a układem automatycznej regulacji.

3. Wymienić metody doboru nastaw regulatora.

4. Jaki czujnik temperatury i dlaczego należy zastosować w UAR, jeżeli w sterowanym procesie występują szybkie zmiany temperatury?

5. Przedstawić zależność wartości regulowanej od wartości zadanej w układzie dwupołożeniowej regulacji temperatury. (wykres)

6. Zbudować z elementów NAND element NOR na podstawie twierdzeń algebry Boole'a

7. W jaki sposób z regulatora PID robimy regulator P? Odpowiedź uzasadnić.

8. Co to jest przeregulowanie ? Do jakiej wartości przeregulowania układ automatycznej regulacji pozostaje stabilny?

9. Podać definicję zakłócenia skokowego.

10.Regulator PID (MERA PNEFAL, pneumatyczny) ma ustawione pokrętła na wartości 200%, 10s i 0s. Narysować odpowiedź układu na zakłócenie skokowe o wartości 60%.

Kolokwium 12

1. Narysować schemat układu automatycznej regulacji. Podać przykłady jego elementów składowych.

2. Podać różnice pomiędzy układem sterowania a układem automatycznej regulacji.

3. Wymienić metody doboru nastaw regulatora.

4. Jaki czujnik temperatury i dlaczego należy zastosować w UAR, jeżeli w sterowanym procesie występują szybkie zmiany temperatury?

5. Przedstawić zależność wartości regulowanej od wartości zadanej w układzie dwupołożeniowej regulacji temperatury. (wykres)

6. Zbudować z elementów NAND element NOR na podstawie twierdzeń algebry Boole'a

7. W jaki sposób z regulatora PID robimy regulator P? Odpowiedź uzasadnić.

8. Co to jest przeregulowanie ? Do jakiej wartości przeregulowania układ automatycznej regulacji pozostaje stabilny?

9. Podać definicję zakłócenia skokowego.

10.Regulator PID (MERA PNEFAL, pneumatyczny) ma ustawione pokrętła na wartości 200%, 10s i 0s. Narysować odpowiedź układu na zakłócenie skokowe o wartości 60%.

Kolokwium 13

1. Narysować schemat układu automatycznej regulacji. Podać przykłady jego elementów składowych.

2. Podać różnice pomiędzy układem sterowania a układem automatycznej regulacji.

3. Wymienić metody doboru nastaw regulatora.

4. Jaki czujnik temperatury i dlaczego należy zastosować w UAR, jeżeli w sterowanym procesie występują szybkie zmiany temperatury?

5. Przedstawić zależność wartości regulowanej od wartości zadanej w układzie dwupołożeniowej regulacji temperatury. (wykres)

6. Zbudować z elementów NAND element NOR na podstawie twierdzeń algebry Boole'a

7. W jaki sposób z regulatora PID robimy regulator P? Odpowiedź uzasadnić.

8. Co to jest przeregulowanie ? Do jakiej wartości przeregulowania układ automatycznej regulacji pozostaje stabilny?

9. Podać definicję zakłócenia skokowego.

10.Regulator PID (MERA PNEFAL, pneumatyczny) ma ustawione pokrętła na wartości 200%, 10s i 0s. Narysować odpowiedź układu na zakłócenie skokowe o wartości 60%.

Kolokwium 14

1. Opisać zasadę działania termopary.

2. Metody pomiaru prędkości obrotowej.

3. Wyjaśnić pojęcie regulacji dwupołożeniowej, podać jej wady i zalety, oraz zastosowania.

4. Narysować odpowiedz regulatora PID o nastawach: kp=50%, Ti=50 s, Td=0, wiedząc ze wartość podanego zakłócenia wynosiła 20 %.

5. Podać definicję zakłócenia skokowego.

6. Czy układ jest stabilny przy przeregulowaniu wynoszącym 100%?

7. Jakim obiektem może być zbiornik z wodą? Analiza.

8. W jaki sposób z regulatora PID robimy regulator P. Odpowiedź uzasadnić w oparciu o analizę transmitancji operatorowej.

9. Narysować schemat układu automatycznej regulacji. Podać przykłady jego elementów składowych.

10. Podać różnice pomiędzy układem sterowania a układem automatycznej regulacji.

Kolokwium15

Zadanie 1

Na wejście układu podane są dwie liczby dwubitowe x1 i x2 (tworzone przez 4 sygnały binarne). Zbudować układ z minimalnej liczby elementów NAND tak, żeby na wyjściu pojawiała się 1 logiczna, gdy x1 > x2.

Zadanie 2

Wyznaczyć transmitancję zastępczą układu przedstawionego na poniższym rysunku.

Zadanie 3

Zbadać zależność stabilności układu przedstawionego na rysunku od parametru k.

G1(s)=1/2s

G2(s)=1/(s²+3s+1)

G(3)=3k

Kolokwium 16

Zadanie 1

Na wejście układu podane są dwie liczby dwubitowe x1 i x2 (tworzone przez 4 sygnały binarne). Zbudować układ z minimalnej liczby elementów NAND tak, żeby na wyjściu pojawiała się 1 logiczna, gdy x1 > x2.

Zadanie 2

Wyznaczyć transmitancję zastępczą układu przedstawionego na poniższym rysunku.

Zadanie 3

Zbadać zależność stabilności układu przedstawionego na rysunku od parametru k.

G1(s)=1/2s

G2(s)=1/(s²+3s+1)

G(3)=3k

Kolokwium 17

Zadanie 1

Na wejście układu podane są dwie liczby dwubitowe x1 i x2 (tworzone przez 4 sygnały binarne). Zbudować układ z minimalnej liczby elementów NAND tak, żeby na wyjściu pojawiała się 1 logiczna, gdy x1 > x2.

Zadanie 2

Wyznaczyć transmitancję zastępczą układu przedstawionego na poniższym rysunku.

Zadanie 3

Zbadać zależność stabilności układu przedstawionego na rysunku od parametru k.

G1(s)=1/2s

G2(s)=1/(s²+3s+1)

G(3)=3k

---