Laborka : 6 - Omów układ zamknięty regulacji?

Zamkniętym układem regulacji nazywamy układ z pętlą sprzężenia zwrotnego(tzn. uzależnienie sterowania od skutków jakie to sterowanie powoduje). W zamkniętym układzie regulacji dokonuje się porównania wielkości sterowanej z wielkością sterującą i sprowadzenie ewentualnego uchybu do poziomu zerowego lub dopuszczalnego. UAR stosowany jest wtedy gdy wielkość sterowana może posiadać pewne odchyłki od ustalonego przez nas poziomu (wprowadzone między innymi przez zakłócenia).

Schemat:

Na schemacie możemy wyróżnić następujące bloki:

- Zadajnik - podaje ustaloną wartość jaka powinna być na wyjściu obiektu regulacji

- Sumator dokonuje porównania wielkości zadanej z wyjściową z obiektu regulowanego w wyniku czego otrzymujemy uchyb

- Regulator którego zadaniem jest sprowadzenie uchybu do wielkości zerowej lub możliwie jak najmniejszej. Sygnał wyjściowy z regulatora ma tak sterować obiektem regulacji poprzez El wykonawczy aby sygnał wyjściowy z ob. Był równy zadanemu.

- element wykonawczy, na podstawie sygnału regulacji z regulatora steruje obiektem regulacji

- obiekt regulacji / proces - obiekt którym sterujemy

- czujnik pomiarowy , czujnik sprawdzający poziom sygnału wyjściowego (u nas termometr oporowy)

- przetwornik pomiarowy - dokonuje przetworzenia wielkość mierzonej na zgodną z regulatorem ( tutaj opór zmieniający się pod wpływem temp. musi być przetworzony na prąd)

Laborka : 6 - Jaki to obiekt?

Obiektem jest pręt metalowy umieszczony w obudowie zapewniającej izolacją termiczną od otoczenia. OBIEKT CIEPLNY. W połowie długości pręta umieszczono termometr oporowy. Rozważany obiekt regulacji może być uważany za obiekt liniowy w pewnym ograniczonym zakresie sygnałów wejściowych (20 % do 90 % wartości maksymalnej) i przy doborze punktu pracy na liniowej cześci charakterystyki statycznej może być opisany modelem w postaci transmitancji I rzędu z opóźnieniem mającej postać:

G(s)= k* e^-s*(tau) / T*s+1

Laborka : 6 - Gdzie w badanym ukladzie nastepuje przetwarzanie sygnalow analog/cyfra cyfra/analog

-przetwarzanie sygnałów analogowych na cyfrowe odbywa się na karcie. W schemacie w programie musimy dodać odpowiedni blok A/C, zdefiniować numer wejścia karty i okres próbkowania. Również przetwarzanie sygnałów cyfrowych na analogowe dokonuje się na karcie, w schemacie dodajemy odpowiedni blok, def. numer wyjścia i okres próbkowania będący krotnością okresu podstawowego i 1

Na karcie od strony wejść i wyjść mamy 12 bitowy przetwornik analogowo-cyfrowy oraz cyfrowo-analogowy. Typowy czas konwersji 25 mikrosekund. Konwersja może być taktowana z 3 źródeł: 16 bitowego licznika , zewnętrznego kwarcu (2MHz), bądź programu użytkownika. Mój angielski jest ubogi , ale tu chodzi zapewne o okres próbkowania.

Laborka : 6 - Czym rozni sie starowanie cyfrowe od standardowego sterowania w zamknietym ukl. reg.

uniwersalność, zdolność do jednoczesnej regulacji kilkoma urządzeniami (ograniczenia - zdolność karty) łatwość zmiany sposobu sterowania

Dokładniej:

W przypadku sterowania w zamkniętym układzie regulacji mamy do czynienia z sygnałami ciągłymi. W sterowaniu cyfrowym w którym obiektem sterującym jest komputer sygnały muszą być dyskretne. Wymaga to dokonania przetworzenia sygnałów ciągłych na dyskretne. Dokonuje się tego przy pomocy wymienionych poniżej w odpow. kolejności układów układów:

- dopasowujących

- próbkująco - pamiętających

- przetworników A/C

Na wyjściu musimy natomiast przeważnie zastosować przetwornik C/A , ekstrapolator, oraz wzmacniacz.

Dyskretne sterowanie cyfrowe jest lepsze od standardowego ze względu na:

- szeroki asortyment algorytmów regulacji

- szybkość

- dokładność

- dużą swobodę przy projektowaniu struktury systemu

- możliwość przetwarzania i gromadzenia dużych ilości danych

W przypadku gdybyśmy chcieli sterować wieloma obiektami konieczne jest zastosowanie multiplekserów i demultiplekserów( komputer odbiera informację w sposób szeregowy).

Laborka : 6 - pytanie odnosnie bloku relay-zakres, cos tam....

Blok relay : Przełącznik wyjścia pomiędzy dwiema ustalonymi wartościami (histereza - chyba chodzi o reg dwupołożeniową ??) Ogólnie działa to tak:

Blok ma 2 parametry wejściowe (1 wejście) od których zależy stan wyjścia. Pozostaje w stanie on dopóki sygnał na wejściu nei spadnie poniżej pewnego poziomu określonego przez parametr Switch off point. Natomiast wejście powróci do on gdy osiągnięty zostanie poziom określony przez parametr Switch on point.

Laborka : 6 - wlasnosci statyczne i dynamiczne obiektu (rownanie i wykresy)

odp : dynamiczne to napisac transmitancie ob. I rzedu z opoznieniem i wykres char. skokoej i pokazac jak sie wyznacza T ...

- transmitancja dalej podana, wykres dynamiczny standard przesunieta odpowiedz na skok członu inercyjnego

- statyczne to chyba Uwy do Uwe

-> Schemat blokowy regulacji z użyciem predyktora Smitha

Regulacja z dużym relatywnie opóźnieniem transportowym L z wykorzystaniem klasycznego algorytmu PID jest trudna i może dawac niezadowalająca jakość regulacji. Idea algorytmu predykcyjnego polega na wypracowaniu przez tzw. Predykator przewidywanego sygnału nieopóźnionego. W efekcie zastosowania predykcji uzyskuje się w przybliżeniu eliminację wpływu opóźnienia transportowego L.

O(s) - transmitancja obiektu regulacji bez opóźnienia

e^-sL - transmitancja opóźnienia //jeden bloczek z O(s)

Predykator tworzy model cześci bez opóźnienia obiektu Om(s) oraz model opóźnienia e^-sL

-> Narysować schemat, który znajduje się w instrukcji.

Wydaję mi się jednak, że wystarczyłby uproszczony schemat z regulatorem PID, sprzężeniem zwrotnym z predyktorem Smitha, oraz obiekt regulacji. Taka jest ogólna idea.

->czy tutaj gdzieś jest obiekt ?

No ba pokazać trza pudło :D

->co nam pokazuje"oscyloskop" w matlabie?

on pokazuje jego wejscie w stosunku do czasu symulacji, moze miec wiele osi(1 na port), wszystkie osie maja wspolny zakres czasu z niezalezna osia y

w zależności od schematu u nas oscyloskop pokazuje albo uchyb albo odpowiedź na skok

->No i jeszcze nalezy wiedziec czemu model obiektu przyjmujemy jako inercyjny pierwszego rzedu

Hmm to jest normalna grzałka na obiekcie, więc opóźnienie będzie logiczne a czemu inercyjny , zapewne odpowiedzi na skoki jednostkowe będą to sugerować gdy dobierzemy punkt pracy na cześci liniowej chaki

-> czyli chodzi o to ze nie mozemy dodawac sygnalu cyfrowego do analogowego, TAK?

No jak nie przetworzymy ich do jednej postaci to nie

-> W ogole to pytal nas o to czym sie rozni ten schemat UAR ktory "wszyscy notorycznie kopiuja do sprawozdan" (ten kolorowy, akurat gosc mial jakies sprawozdanie) od ukladu ktory mamy na lab.

Odpowiedz jest, ze jest w sumie taki sam, regulatorem jest komputer itd, ale posiada przetworniki A/D i D/A, ogolnie terefere.

1). co trzeba wiedzieć o obiekcie żeby zastosować predyktor Smith'a.

=> Wszystkie parametry obiektu. Ogólnie znajomość dynamiki obiektu, obiekt powinienen mieć duże opóźnienie
2). jakbyście panowie zbadali ten obiekt tutaj

Obiekt można zbadać na 2 sposoby:

- poprzez badanie odpowiedzi na skok jednostkowy

- poprzez określenie granicy stabilności zamkniętego układu, gdy stosowana jest tylko regulacja proporcjonalna

(polecam poczytać bezpośrednie sterowanie cyfrowe, taki PDF)
3). jak się dobiera regulator

(ze stosunku tau/stalej czasowej).

Wybór rodzaju regulatora dokonuje się na podstawie T0/T.

• dla T0/T < 0,2 dobiera się regulator dwupołożeniowy lub trójpołożeniowy,
• dla 0,2 ≤ T0/T ≤ 1 dobieramy regulator ciągły,
• dla T0/T > 1 przyjmujemy regulator impulsowy.

Dlaczego w żelazku jest II położeniowy

=> z powodów ekonomicznych nie potrzeba nam jakiegos arcydokładnego regulatora.

Na wejściu oczywiście pytanie z cyklu zasadniczych, czyli "Czym te układy się od siebie różnią?" - miał na myśli trzy schematy w instrukcji.

- jeden to regulacja PID ciągła

- dwupołożeniowa

- z predykcja Smitha,

Od razu widać że do takich różnych regulacji konieczne będą inne bloki

Co to jest histereza?

No to to chyba każdy wie

Jak szerokość pętli histerezy wpływa na przebieg wartości na wyjsciu

(maleje amplituda a rośnie częstotliwość oscylacji) - ja bym powiedział że jak się mówi o szerokości to zmieniają się progi załączania i wyłączania a więc czas oscylacji, amplituda to wysokość :D

• Podaj transmitancję obiektu ( tego czym sterujemy )

G(s)= k* e^-s*(tau) / T*s+1

• Narysuj odpowiedź obiektu na skok jednostkowy

Podobna do analogicznej odpowiedzi obiektu inercyjnego, początek części "wznoszącej się" przesunięty na osi t w prawo o tau.

• Czy jest to obiekt liniowy a jeśli nie to jaki?

Nieliniowy, ale można przyjąć, że w zakresie sygnałów wejściowych od 20% - 90% wartości maksymalnej i przy doborze punktu pracy na liniowej części charakterystyki można opisać wspomnianą powyżej transmitancją ( a więc przyjmujemy, że w tym zakresie obiekt jest linowy ).

• Charakterystyka regulatora dwupołożeniowego

Ja napisałem wzór na s(e) gdzie s przyjmowało dwie wartości w zależności od e, narysowałem wykres, pokazałem gdzie jest histereza i nie miałem pomysłu co więcej

• Predyktor Smitha

Napisać co to jest predyktor smitha? Kiedy gdzie go stosujemy oraz kiedy go możemy zastosować (czyli jakie wymagania musi spełniać układ) ? opisałem dokładnie wcześniej

Wymagania:

- duże opóźnienie obiektu

zakłócenia nie mogą być skompensowane i wyprzedzone gdyż nie trafiają na model

• Jakim obiektem pod wzgledem dynamicznym jest nasz obiekt regulacji ?

statycznym

• Czym sie rózni obiekt statyczny od astatycznego?

Trzeba narysowac charakterystyki które są w skrypcie M.Sokoła na str.105 i je omówić.

Układ statyczny - to układ który charakteryzuje się tym że po wygaśnieciu przebiegów przejściowych wielkość regulowana Y nie wraca do wartości zadanej lecz osiąga nową wartość ustaloną.

Układ astatyczny - to układ który charakteryzuje się tym że po wygaśnięciu przebiegów przejściowych wielkość regulowana wraca do wartości zadanej. (hmmm chyba powinno być że nie osiąga jednego poziomu a raczej leci w nieskończoność tak jak to jest w sokole)

• Jaka jest podstawowa różnica miedzy regulatorem dwupoziomowym a PID ?

W tym pierwszym wartość regulowana bedzie oscylować wokół wartości zadanej, a w PID stabilizuje sie do pewnego poziomu i w nim zostaje. Jeden jest regulatorem ciągłym (PID) a dwupołożeniowy dyskretnym wyjście przyjmuje jedynie 2 wartości

• Jak rozumiemy aproksymacje w automatyce ?

Uproszczenie złożonego modelu rzeczywistego do modelu prostrzego (mile widziany przykładowy wykres)

• Czy nasza karta PCL812 jest dobra czy słaba jak na zapotrzebowanie tej laborki i na jakiej podstawie to ocenić?

Kryterium oceny jest ilość sygnałów analogowych które może ona przetworzyć w jednym cyklu, czyli krótko mówiąc ilość jej wejść/wyjść analogowych. Gdybyśmy na przykład mieli 20 Obiektów i kartę z dziesięcioma wejściami to musielibyśmy drugą kartę dopiąć. Na szczęście tu mamy tylko jeden obiekt, a nasza karta ma 16 wejścia analogowe, więc jak stwierdził Dziadek jest "aż za dobra" jak do naszej laborki. :)) Ja bym dodał jeszcze że nawet niezła, przetwornik A/D i D/A jest 12 bitowy.

• Co to są te bloczki A/D i D/A na naszych schematach simulinkowych?

Są to rzecz jasna przetworniki analog-cyfra i cyfra analog. Trzeba też było omówić po co one tam są (komputer nie może pracować na sygnale analogowym, więc trzeba mu go przetłumaczyć :))

• Jak fizycznie odbywa się sterowanie naszym obiektem?

Chodziło o to że nasz sygnał z kompa po przetworzeniu na prądowy od 0 do 5 mA jest jeszcze wzmacniany na wzmacniaczu do zakresu 0-1.5 A i tym właśnie prądem grzejemy nasz obiekt. Wszystko jest na schemacie i omówione w Dodatku 1

Ważne pytanie które go interesowało:

Czy jak mamy kartę 8 wejść i podłączamy 8 obiektów to czy karta reguluje je zależenie od siebie czy nie. Jakoś tak chodziło o to że czas próbkowania jest ten sam dla wszystkich a więc jest zależność miedzy nimi.

Przykład ob asymptotycznego :

woda , jak zakręcimy kurek w wannie i zacznie się po pewnym czasie przelewać

---