Automatizační technika. Obsah. Syntéza regulačního obvodu. Seřizování regulátorů

Transkript

1 Akadmcký rok 07/08 řpravl: Radm Farana Automatzační tchnka Syntéza rgulačního obvodu Obah Syntéza rgulačního obvodu Exprmntální mtody Analytcké mtody Analytcko-xprmntální mtody 3 Sřzování rgulátorů Syntéza rgulačního obvodu patří k njdůlžtějším čnnotm př návrhu rgulačního obvodu. Skládá z volby vhodného typu rgulátoru a jho náldného řízní z hldka zadaných požadavků na kvaltu rgulac. Vznk trvalých rgulačních odchylk j většnou nžádoucí, a proto volí takový rgulátor, aby tupň atatmu rgulačního obvodu q =. Vyšší tupň atatmu q zaručuj c nulovot trvalých rgulačních odchylk vyvolaných jným kokovým změnam nž změnam polohy, al oučaně způobuj náchylnot rgulačního obvodu k ntabltě a podtatným způobm znnadňuj jho řízní. Stupň atatmu q = 0 lz použít pouz u vlm jdnoduchých rgulačních obvodů nízkým požadavky na kvaltu rgulac. V případě rgulac outav dopravním zpožděním by byly trvalé rgulační odchylky npříputně vlké. Rgulátor rovněž nmí způobt trukturální ntabltu. Všobcně platí, ž rgulátor obahující víc ložk zajtí vyšší kvaltu rgulac.

2 Exprmntální mtody poku omyl akové mtody jou v prax čato používané, protož pracují kutčným uzavřným rgulačním obvodm, a tdy nvyžadují v podtatě žádné znalot o vlatnotch rgulované outavy. Aplkují na xtující rgulační obvody, ktré j nutno doladt nbo řídt po rkontrukc nbo opravě. říklad:. U rgulačního obvodu zkontroluj clé zapojní a ověří funkčnot všch jho člnů.. Nataví požadovaná hodnota žádané vlčny w a v ručním ržmu nataví y w, vyřadí ntgrační ložka ( I ) a drvační ložka ( D 0), zílní rgulátoru k níží a rgulátor přpn do automatckého ržmu. 3. Zílní rgulátoru k potupně zvyšuj tak dlouho, až př kokové změně polohy žádané vlčny w dotan požadovaný průběh rgulované vlčny y (v případě proporconální rgulované outavy zůtan trvalá rgulační odchylka - nvadí). 5 Exprmntální mtody poku omyl. Zílní rgulátoru k níží na ¾ přdchozí hodnoty a pomalu začn nžovat ntgrační čaová kontanta I a to tak dlouho až j odtraněna případná trvalá rgulační odchylka a zíká př kokové změně polohy žádané vlčny w požadovaný průběh rgulované vlčny y. J vhodné, aby tnto průběh byl mzní nkmtavý. 5. Končný požadovaný průběh rgulované vlčny y zíká doladěním zílní rgulátoru k. 6. V případě použtí drvační ložky drvační čaová kontanta D nataví na počátční hodnotu /0 I. okud npříznvě projví šumy nbo akční vlčna u bud přílš aktvní, pak použtí drvační ložky nní vhodné a znovu vyřadí. okud dojd k zlpšní rgulačního procu, hodnota drvační čaové kontanty D zvýší až na hodnotu / I, zílní rgulátoru k zvýší a o / přdchozí hodnoty (tj. hodnoty zíkané v bodě 5) a hodnota ntgrační čaové kontanty I níží a o /3 přdchozí hodnoty (tj. hodnoty zíkané v bodě ). 6 Zglrovy Ncholovy xprmntální mtody Zglrovy Ncholovy mtody patří mz klacké mtody xprmntálního řzování konvnčních rgulátorů. Jou vhodné pro úvodní řízní rgulátorů, protož dávají většnou vlký přkmt v rozmzí od 0 % do 60 %, v průměru pro různé rgulované outavy a 5 %. Sřízní Zglrovým Ncholovým xprmntálním mtodam bývá vhodné pro tablzující rgulac v případě půobní vlčny v na vtupu rgulované outavy. John G. Zglr Scottdal, Arzona, USA Nathanl B. Nchol 9, Nottawa ownhp, Mch., USA

3 Mtoda přchodové charaktrtky Mtoda přchodové charaktrtky (mtoda otvřného rgulačního obvodu) vychází z přchodové charaktrtky proporconální rgulované outavy, z ktré určí doba průtahu u, doba náběhu n a kofcnt přnou k. hs (t) hs () Hodnoty tavtlných paramtrů rgulátorů pro Zglrovu Ncholovu mtodu přchodové charaktrtky S 0 u n p t Rgulátor I k n u n,9 u n, u I D 0 3,33u u 0,5u 8 Mtoda přchodové charaktrtky ypcká přchodová charaktrtka rgulačního obvodu řízného Zglrovým Ncholovým xprmntálním mtodam 9 Mtoda krtckých paramtrů Mtoda krtckých paramtrů (mtoda uzavřného rgulačního obvodu) vychází z kutčného rgulačního obvodu, ktrý př vyřazné ntgrační čnnot ( I ) a drvační čnnot ( D 0) zvyšováním zílní rgulátoru k přvd na kmtavou mz tablty. ak z prodckého průběhu lbovolné vlčny rgulačního obvodu odčt krtcká proda k a z odpovídajícího natavní rgulátoru krtcké zílní k k Hodnoty tavtlných paramtrů rgulátorů pro Zglrovu Ncholovu mtodu krtckých paramtrů Rgulátor I k I D 0,5k k 0,5k k 0,83k 0,6k 0,5k 0,5k k 3

4 Mtoda krtckých paramtrů Mtoda krtckých paramtrů j použtlná pro rgulátory typu I. V tomto případě rgulační obvod přvd na kmtavou mz tablty vhodným nížním ntgrační čaové kontanty I. ř vytoupní kmtavé mz tablty z natavní rgulátoru odčt krtcká hodnota ntgrační čaové kontanty Ik a pak pro řízní použj hodnota I Ik okud j požadován nkmtavý rgulační pochod, pak volí ( 5) I Ik Mtoda čtvrtnového tlumní Mtoda čtvrtnového tlumní j modfkací Zglrovy Ncholovy mtody krtckých paramtrů. Na rozdíl od této mtody npřdpokládá rozkmtání rgulačního obvodu, co umožňuj pracovat v lnární oblat a použtí u většího množtví rgulovaných outav Hodnoty tavtlných paramtrů rgulátorů pro mtodu čtvrtnového tlumní Rgulátor k I D k / I 0,9k / /,k / 0,6 / 0,5 / Sřízní rgulačního obvodu mtodou čtvrtnového tlumní Unvrzální xprmntální mtoda J to mtoda rozpracovaná v bývalém SSSR pro pcfcké rgulované outavy dopravním zpožděním d Hodnoty tavtlných paramtrů rgulátorů pro přno Rgulátor typ I d Njrychljší odzva bz přkmtu žádané vlčny w vlčny v Rgulační pochod Njrychljší odzva přkmtm 0 % Sřízní z hldka žádané vlčny w vlčny v Mnmální kvadratcká rgulační plocha ISE vlčny v k 0,3 0,3 0,7 0,7 d d d d k 0,35 0,6 0,6 0,7 d d d d d I,7 0,8d 0,5 d 0,3 d 0,35 k 0,6 0,95 0,95,, d d d d d I,d,36 d,3d D 0,5d 0,d 0,6d 0,d 0,5d

5 Unvrzální xprmntální mtoda Hodnoty tavtlných paramtrů rgulátorů pro přno d d Rgulátor typ I Njrychljší odzva bz přkmtu žádané vlčny w vlčny v Rgulační pochod Njrychljší odzva přkmtm 0 % Sřízní z hldka žádané vlčny w vlčny v Mnmální kvadratcká rgulační plocha ISE vlčny v k 0,37 0,37 0,7 0,7 d d d d k 0,37 0,6 0,7 0,7 d d d d d I 5,75d 3 d,3 d k 0,65 0,65,,,36 d d d d d I 5 d d,6d D 0,d 0,3d 0,53d 0,37d 0,5d Mtoda náobného domnantního pólu Mtoda náobného domnantního pólu j jdnoduchá analytcká mtoda umožňující řídt rgulátory ntgrační ložkou (I, I, ) pro proporconální rgulované outavy přnom ( ) a rgulátory bz ntgrační ložky (, D) pro ntgrační rgulované outavy přnom ( ) na nkmtavý rgulační pochod. Zvolný rgulátor řídí tak, aby byl zajštěn jdn domnantní rálný pól (amozřjmě tablní) maxmální možnou náobnotí. O zbývajících pólch a příp. nulách přdpokládá, ž jou ndomnantní a ž jjch vlv na výldnou dynamku rgulačního obvodu lz zandbat. 5 Mtoda náobného domnantního pólu Rgulovaná outava Hodnoty tavtlných paramtrů rgulátorů pro mtodu náobného domnantního pólu yp k Rgulátor I D oznámka I I I 5 5 D D k 5

6 Mtoda optmálního modulu Mz analytcké mtody řzování rgulátorů patří mtoda (krtérum) optmálního modulu. Vychází z požadavku na přno řízní, rp. modul kmtočtového přnou řízní (j) Awy ( ) řdpokládá, ž požadovaný průběh A wy (ω) by měl být monotónně klající funkcí J zřjmé, ž platí Awy ( ) A wy ( ) J to důlžté, protož druhou mocnnou lép pracuj a navíc platí A wy A wy 0 ( j)( j) j 0 7 Mtoda optmálního modulu Má-l přno rgulované outavy G S () něktrý z tvarů uvdných v tabulc, pak použtím doporučných rgulátorů a odpovídajících hodnot tavtlných paramtrů ( = 0) obdrží tzv. tandardní tvar přnou řízní, w, w w ww V tomto případě nní třba kontrolovat tabltu rgulačního obvodu, protož tnto tvar j rovněž tandardní tvar krtéra IAE obcně př použtí mtody optmálního modulu j třba kontrolovat tabltu a njlép mulačně ověřt kvaltu rgulac. 8 Mtoda optmálního modulu REGULOVANÁ SOUSAVA 3 Hodnoty tavtlných paramtrů rgulátorů pro mtodu optmálního modulu Y REGULÁOR < k ANALOGOVÝ ČÍSLICOVÝ I = 0 > 0 I 0, 5 I D I 0, 5 I 3 0,5 D 0, 5 0, 5 6

7 Mtoda optmálního modulu ř řzování rgulátorů podl přdchozí tabulky byla použta tzv. kompnzac čaových kontant, ktrá počívá v vzájmném vykrácní jdnoho nbo dvou tablních dvojčlnů rgulované outavy jdním dvojčlnm u rgulátorů I a D nbo dvěma dvojčlny u rgulátoru. Dojd tím k zjdnodušní dynamky rgulačního obvodu, al oučaně můž dojít k pomaljším odzvám, protož tablní nuly čtatl přnou řízní G wy () mohou rgulační pochod urychlt. Mtoda optmálního modulu můž být použta jak pro analogové rgulátory ( = 0), tak pro čílcové rgulátory ( > 0), 0 Mtoda požadovaného modlu Mtoda požadovaného modlu (dřív též nazývaná mtoda nvrz dynamky) j analytcko xprmntální mtoda řzování konvnčních rgulátorů, ktrá vychází z požadovaného modlu uzavřného rgulačního obvodu, tj. z požadovaného přnou řízní v tvaru Y a d d W a Kd j a zílní otvřného rgulačního obvodu J to mtoda vlm jdnoduchá, ktrá využívá kompnzac čaových kontant, zajšťuj tupň atatmu rgulačního obvodu q = (tj. nulové trvalé rgulační odchylky způobné kokovým změnam polohy žádané vlčny w a vlčny v půobící na výtupu rgulované outavy) a odpovídající volbou zílní otvřného rgulačního obvodu a umožňuj doáhnout požadovaného rlatvního přkmtu κ v rozmzí 0 do 0,5 (50 %). Mtoda požadovaného modlu Závlot rlatvního přkmtu κ na zílní otvřného rgulačního obvodu a 7

8 Mtoda požadovaného modlu Zílní otvřného rgulačního obvodu a lz zíkat analytcky pro nkmtavý rgulační pochod a pro kmtavou mz tablty a d a d pro jné hodnoty rlatvního přkmtu κ byla mulačně určna jho závlot na dopravním zpoždění d a d Závlot kofcntů a na rlatvním přkmtu κ 0 0,05 0,0 0,5 0,0 0,5 0,30 0,35 0,0 0,5 0,50,8 0,98 0,88 0,83 0,763 0,697 0,669 0,60 0,68 0,599 0,577,78,9,70,56,37,337,8,7,0,05 0,99 3 Mtoda požadovaného modlu Hodnoty tavtlných paramtrů rgulátoru pro mtodu požadovaného modlu REGULOVANÁ SOUSAVA Y REGULÁOR < k I ANALOGOVÝ = 0 ČÍSLICOVÝ > 0 D k k d d d 00 0,5 < 0 I D ( d ) ( d ) I ( d ) I ( d ) Mtoda požadovaného modlu řno doporučného rgulátoru G R () pro něktrou z rgulovaných outav přnom G S () pro požadovaný přno řízní zíká z vztahu GR GR GR Např. pro rgulovanou outavu přnom (vz řádk v tabulc pro = 0) a d d a a( ) GR k d a d I d a ai k, I příp. po uvažování a d I k, I d d 8