Temat: Wstęp

Andrzej Stefanowski - dyr. Instytutu, pok. 204

Zakład Automatyki -ul. Podgórna 51/53, obok rektoratu akademii medycznej (przy kładce)

Zaliczenie wykładów:

- na podstawie testu (50 pytań - test wielokrotnego wyboru)

- obowiązkowe obecności (przynajmniej połowa obecności - możliwe 7h nieobecne)

Wykłady zamiennie z laborkami!

Literatura:

• Bohdanowicz J. Kostecki - „Podstawy Automatyki dla oficerów statków morskich”.

• Korgul Z. Korgul M. - „Podstawy cybernetycznej automatyki okrętowej”.

• Węgrzyn S. - „Podstawy Automatyki”.

• Pełczewski J. - „Teoria serowania. „Ciągłe stacjonarne układy liniowe”.

• Kaczorek T. - „Teoria układów regulacji automatyczej”.

• Findeisen W. - „Teoria regulacji automatycznej”.

• Mirski J. - „Automatyka okrętowa”.

• Lisowski J. - „Statek jako obiekt sterowania automatycznego”.

• Praca zbiorowa pod red. J. Brzózk - „Podstawy automatyki - ćwiczenia laboratoryjne”.

• Praca zbiorowa pod red. J. Brzózk - „Układy automatyzacji - ćwiczenia laboratoryjne”.

Laborki:

- sprawozdania

- zaliczenie ćwiczenia = oddanie sprawozdania + napisanie sprawdzianu (2 pytania)

- brak zaliczenia końcowego

- brak wejściówek

Temat: Definicje

Automatyzacja wyrosła z mechanizacji.

Mechanizacja - budowa urządzeń zastępujących siłę mięśni.

Automatyzacja - zastępowanie roli człowieka w sterowaniu urządzeniami. Jest kolejnym etapem rozwoju urządzeń mechanicznych.

Automatyka, podstawowe zadania:

1. Automatyczna stabilizacja wielkości, np. stabilizacja:

1. Kursu statku,

2. Przechyłu statku,

3. Prędkości obrotowej silnika,

4. Napięć w sieci elektrycznej,

5. Temperatur,

6. Ciśnienia kotła itd.

2. Automatyczne nadążanie za sygnałem zadanym, np. nadążanie:

1. Steru za kołem sterowym,

2. Kursu statku za wprowadzoną jego zmianą,

3. Układu zadawania dawki paliwa silnikowi za dźwignią zadawania prędkości obrotowej.

3. Regulacja programowa (nadążanie za wcześniej znaną wartością zadaną)

Układy automatyki muszą zrealizować te zadania z odpowiednią dokładnością, wyrażoną tzw. kryteriami jakości. Muszą też pracować „stabilnie”, tj. nie mogą nagle pogorszyć jakości sterowania (np. dokładność utrzymywania kursu autopilota: odchyłki max 1º).

Trudność w automatyzacji procesów polega na tym, że różne obiekty regulacji różnie reagują na sygnały sterujące (mają różną dynamikę w czasie) i że na obiekty działają przypadkowe zakłócenia, najczęściej o nieznanych parametrach.

Obiekt regulacji/sterowania - urządzenie techniczne lub proces technologiczny z wyróżnionymi sygnałami wejściowymi i wyjściowymi.

Urządzenie sterujące (regulator) - zespół środków technicznych i informatycznych, za pomocą których realizuje się sterowanie.

Układ regulacji/sterowania = obiekt sterowania + urządzenie sterujące

Sygnał - wielkość fizyczna, nośnik informacji o wielkości (nośnik energii) w funkcji czasu.

Sygnał wejściowy - celowo doprowadzony sygnał do wejścia układu, by przywrócić do pożądanej wartości sygnał wyjściowy.

Sygnał zakłócający (zakłócenie) - sygnał przypadkowy, utrudniający prowadzenie sterowania.

Sygnał wyjściowy - to wynik działania sygnałów sterujących (wejściowych) i sygnałów zakłócających.

s.wejściowe s.wyjściowe

W naszych rozważaniach będziemy zajmować się obiektami sterowania z jednym sygnałem wejściowym i jednym sygnałem wyjściowym.

Układ liniowy

Układ nieliniowy

Nie będziemy się zajmować układami adaptacyjnymi!

Niezbędne informacje do świadomego i celowego realizowania zadań automatyzacji:

1. Informacje o podstawowych własnościach obiektów wchodzących w skład procesu:

1. 
   Charakterystyki w stanach ustalonych,

2. Równania różniczkowe wiążące sygnał x(t) i y(t),

3. Niezbędne moce sterowania, oddzielny dział automatyki

4. Niektóre charakterystyki zakłóceń,

5. Ograniczenia sygnału,

6. Itd.

2. Związki funkcjonalne pomiędzy urządzeniami sterującymi i obiektem,

3. Właściwości układu jako całości:

1. Dokładność statyczna (bez zakłóceń),

2. Dokładność dynamiczna (w obecności zakłóceń),

3. Zapas stabilności układu,

Obiekty podczas wieloletniej eksploatacji zmieniają swoje własności (obiekty niestacjonarne)!

Takimi obiektami nie będziemy się zajmować na zajęciach.

Schemat blokowy układu automatycznej regulacji (do sprawdzianu):

zakłócenia

x y

czujnik wartości y

zadajnik y₀

y₀ (sygnał wartości zadanej)

węzeł porównujący (sumujący sygnały)

REGULATOR

= błąd odchyłka, niedokładność, uchyb regulacji

Regulator - urządzenie techniczne (np. komputer, układ elektroniczny, mechaniczny), którego

zadaniem jest wyznaczyć wartość x na podstawie wartości ε.

- układ ujemnego sprzężenia zwrotnego

Dla korekty y, należy ją pomierzyć czujnikiem, następnie porównać z wartością żądaną (zadaną), wyznaczając błąd regulacji. Błąd ten należy przeliczyć, w regulatorze, na nową wartość sterującą x. Równanie, według którego przeliczamy błąd na x, dobierane jest dla danego procesu indywidualnie, mając na uwadze dynamikę obiektu, dynamikę zakłóceń i kryteria jakości postawione procesowi. Najczęściej jest to równanie różniczkowo-całkowe.

Urządzenie

Liczące:

urządzenie

wykonawcze

energia

Obiekt regulacji

Obiekt sterowania

Za pomocą sygnałów sterujących realizuje się zadanie wymaganego przebiegu (stanu sygnału) na wyjściu obiektu, pomimo występowania sygnałów zakłócających.

---