ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

HTML
DOWNLOAD

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ"

Radomír Svoboda
před 6 lety
Počet zobrazení:

. Vysoá šola báňsá echnicá niverzita Ostrava SBN 978-80-8-305- ento stdijní materiál vznil za

1 VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ ECHNCKÁ UNVERZA OSRAVA FAKULA SROJNÍ ZÁKLAY AUOMACKÉHO ŘÍZENÍ. týden doc. ng. Renata WAGNEROVÁ, Ph.. Ostrava 03 doc. ng. Renata WAGNEROVÁ, Ph.. Vysoá šola báňsá echnicá niverzita Ostrava SBN ento stdijní materiál vznil za finanční odory Evrosého sociálního fond (ESF) a rozočt Česé rebliy v rámci řešení rojet: CZ..07/..00/5.063, MOERNZACE VÝUKOVÝCH MAERÁLŮ A AKCKÝCH MEO

2 OBSAH SYNÉZA REGULAČNÍCH OBVOŮ Úvod.... Ziegler-Nicholsova metoda řechodové charateristiy (.modifiace)....3 Ziegler-Nicholsova metoda riticých arametrů (.modifiace) Přílad. Seřízení reglátorů Ziegler-Nicholsova metoda čtvrtinového tlmení (3.modifiace)... 8 POUŽÁ LERAURA... 0 MOERNZACE VÝUKOVÝCH MAERÁLŮ A AKCKÝCH MEO CZ..07/..00/5.063

Syntéza reglačních obvodů 3 SYNÉZA REGULAČNÍCH OBVOŮ OBSAH KAPOLY: efinice

návrh strtry reglačního obvod a jeho arametrů ta, aby obvod slňoval ožadavy

o syntézy zahrnjeme oze teoreticý návrh reglačního obvod a nioliv i následno

Při návrh reglačního obvod vša vycházíme z rovozních odmíne (nař.

), ladených na reglační obvod CÍL: Po rostdování bdete mět definovat ojem

3 Syntéza reglačních obvodů 3 SYNÉZA REGULAČNÍCH OBVOŮ OBSAH KAPOLY: efinice syntézy Exerimentální metody syntézy MOVACE: Syntézo reglačních obvodů rozmíme návrh strtry reglačního obvod a jeho arametrů ta, aby obvod slňoval ožadavy ladené na reglační ochod. o syntézy zahrnjeme oze teoreticý návrh reglačního obvod a nioliv i následno volb technicé realizace návrh. Při návrh reglačního obvod vša vycházíme z rovozních odmíne (nař. rozměry a hmotnost zařízení, racovní rostředí, režim rovoz aod.), ladených na reglační obvod CÍL: Po rostdování bdete mět definovat ojem syntéza reglačního obvod. osat čtyři metody syntézy reglačních obvodů (Zieglerovy Nicholsovy metody, metod ožadovaného model). seřídit reglátor metodo riticých arametrů. MOERNZACE VÝUKOVÝCH MAERÁLŮ A AKCKÝCH MEO CZ..07/..00/5.063

4 Syntéza reglačních obvodů. ÚVO Můžeme se setat s těmito výchozími ředolady ro syntéz:. Můžeme libovolně měnit strtr i arametry reglačního obvod a jsme omezeni jen slněním odmíne fyziální realizovatelnosti.. Je zadaná část strtry i část arametrů reglačního obvod. 3. Strtra obvod je lně zadána a jso zadány i něteré arametry reglačního obvod. První říad se v raxi vysytje oze ojediněle, většina reglačních obvodů atří od bod 3. Jso to obvody, teré lze rozdělit na reglovano sostav a reglátor. Úloha syntézy se zde redje oze na rčení stavitelných arametrů reglátor. Vhodnost srávné volby ty reglátor a jeho arametrů můžeme ověřit jedna simlací na matematicém model navrženého reglačního obvod a jedna rovozními zošami reglovaného objet římo v rovoz. Pod. bod atří reglační obvody, terých nelze rovést rozdělení na reglovano sostav a reglátor. Jso to nař. servomechanismy, reglační obvody složící vlečné reglaci olohy a rychlosti. U těchto reglačních obvodů navrhjeme částečně ja jejich strtr, ta i jejich arametry. Při syntéze reglačního obvod otřebjeme znát:. dynamicé vlastnosti reglované sostavy (řenos, diferenciální rovnici, řechodovo charateristi),. ředoládaný růběh řídicí veličiny, 3. ředoládané růběhy orchových veličin a místo jejich vst do reglované sostavy,. omezení ačních veličin (výstní hodnota z reglátor nemůže nabývat libovolně velé hodnoty), 5. ožadavy na valit reglace. Pro zjednodšení výočt važjeme bod a 3 jao vstní veličiny fnce, jejichž matematicé vyjádření je snadné a z odezvy reglačního na tyto fnce můžeme osodit řesnost a valit reglace. Nejčastěji ožívané fnce jso jednotový so, jednotový imls a so rychlosti a zrychlení vstního růběh.. ZEGLER-NCHOLSOVA MEOA PŘECHOOVÉ CHARAKERSKY (.MOFKACE) ato metoda je ožitelná ro lineární sojité i disrétní reglační obvody. Předoladem je aeriodicá reglovaná sostava (ro reglované sostavy, teré nemají řechodovo charateristi s řemitem). Vycházíme z odměřené řechodové charateristiy reglované sostavy, de rčíme tyto arametry: zesílení řenos roorcionální sostavy doba růtah ( doravní zoždění) n doba náběh ( d n časová onstanta reglované sostavy) MOERNZACE VÝUKOVÝCH MAERÁLŮ A AKCKÝCH MEO CZ..07/..00/5.063

5 Syntéza reglačních obvodů 5 y( ) y(t) nflexní bod n t Obráze.9 - Určení arametrů řechodové charateristiy reglované sostavy Následjící tabla nám možní rčit otimální hodnoty stavitelných arametrů. abla.5 - Určení otimálních hodnot stavitelných arametrů reglátor y reglátor P P n n 0,9 3,5 P n, 0,5 P n, 0,5.3 ZEGLER-NCHOLSOVA MEOA KRCKÝCH PARAMERŮ (.MOFKACE) ato metoda je ožitelná rovněž ro lineární sojité i disrétní reglační obvody. Princi této metody sočívá v tom, že řivedeme reglační obvod do tzv. riticého stav, tj. na mitavo mez stability, řičemž reglátor racje oze s roorcionální složo a tedy integrační a derivační jso vyřazeny nastavením 0,. MOERNZACE VÝUKOVÝCH MAERÁLŮ A AKCKÝCH MEO CZ..07/..00/5.063 a.) exerimentální řešení Post ro seřizování reglátor zaojeného do reglačního obvod:. Vyřadíme integrační a derivační slož reglátor. o rovedeme nastavením integrační a derivační onstanty ( 0, ).

6 Syntéza reglačních obvodů 6. Postně zvyšjeme zesílení reglátor, až obvod začne mitat s onstantní amlitdo (dosáhne mitavé meze stability). Hodnot zesílení reglátor, ři terém reglační obvod dosáhne meze stability, označíme jao riticé zesílení. Period mitů, ři teré tom došlo, a nazýváme eriod riticých mitů. y(t) y( ) t Obráze.93 - Určení riticé eriody 3. Konstanty reglátor nastavíme s vyžitím hodnot a, viz tabla.6. abla.6 - Otimální hodnoty stavitelných arametrů sojitého reglátor y reglátor P P P 0,5 0,5 0,83 0, 0,05 P 0,6 0,5 0, V říadě, že se jedná o čistě integrační reglátor, řivedeme reglační obvod do riticého stav tím, že zmenšjeme integrační časovo onstant, až dosáhneme mitavé meze stability. Potom je nejvhodnější nastavení integrační časové onstanty K ro eriodicý tlmený růběh reglačního ochod a ro aeriodicý růběh. b) analyticé řešení Při analyticém řešení msíme vyočítat a, teré charaterizjí mitavo mez stability. Vyžijeme Nyqistovo ritérim stability. Vyřadíme integrační a derivační složy reglátor ( 0, ) a rčíme řenos otevřeného reglačního obvod (s) MOERNZACE VÝUKOVÝCH MAERÁLŮ A AKCKÝCH MEO CZ..07/..00/5.063 K G O

7 Syntéza reglačních obvodů 7 M o Go Gs. GR. (.58) N o Určíme reálno a imaginární část mitočtového řenos otevřeného reglačního obvod. maginární část oložíme rovn 0 a rčíme riticý mitočet { G ( jω) } 0 ω m 0. (.59) Kriticý mitočet dosadíme do reálné části a ta msí být rovna hodnotě - a rčíme riticé zesílení. { G ( j )} Re 0 ω. (.60) Period riticých mitů rčíme z riticého mitočt dle vztah π ω. (.6) Pro výočet doorčeného seřízení říslšného reglátor ožijeme vztahy, teré obsahje tabla.6. Přílad.. Seřízení reglátorů. Pro reglovano sostav osano řenosem G S (s) seřiďte P reglátor, ožijte metod riticých arametrů. G S 3 ( s + )..3. Přílad. Seřízení reglátorů Pro reglovano sostav osano řenosem G S (s) seřiďte P reglátor, ožijte metod riticých arametrů. G S 3 ( s + ) Řešení: Nejdříve msíme vyřadit integrační a derivační slož reglátor, 0 G. eď rčíme řenos otevřeného reglačního obvod G0 GR GS 3 3 ( s + ) s + 3s + 3s + R a vyočítáme mitočtový řenos otevřeného reglačního obvod a rčíme jeho reálno a imaginární část G ( jω) 0 jω 3ω + 3 jω + ( 3ω ) + jω( ω 3) ( 3ω ) + ω ( ω 3) G0 s jω, 3 MOERNZACE VÝUKOVÝCH MAERÁLŮ A AKCKÝCH MEO CZ..07/..00/5.063

8 Syntéza reglačních obvodů 8 Re { G0 ( jω) },m{ G0 ( jω) } ( 3ω ) ( 3ω ) + ω ( ω 3) ( 3ω ) eď rčíme riticý mitočet, eriod riticých mitů a riticé zesílení: m { G ( jω )} 0 ω( ω 3) 0 ω 3, 0 ( 3.3) Re ( 3.3) + 3(3 3) { G ( jω )} 0, ω( ω 3) + ω ( ω 3). π π 3. ω 3 Na záladě tably.6 můžeme rčit hodnoty stavitelných arametrů reglátor: 0,6 0,5 0,5,,8 0,3. ZEGLER-NCHOLSOVA MEOA ČVRNOVÉHO LUMENÍ (3.MOFKACE) ato metoda je ožitelná ro lineární sojité i disrétní reglační obvody. Řeší oze exerimentálně, analyticy by se dala jen stěží vyžít. Požívá se v říadě, že nelze ožít rozmitání na mitavo mez stability. Oět odstraníme integrační i derivační složy reglátor ( 0, ) a hodnot zvyšjeme ta dloho, až růběh výstní (reglované) veličiny bde ve tvar A A 3 de A, A3 -amlitda,, (.6) čili dojde e čtvrtinovém tlmení, tzn. dvě o sobě jdocí amlitdy v oměr :. MOERNZACE VÝUKOVÝCH MAERÁLŮ A AKCKÝCH MEO CZ..07/..00/5.063

9 Syntéza reglačních obvodů 9 y(t) / A 3 y( ) A t Obráze.95 - Určení eriody tlmených mitů Z růběh reglované veličiny se stanoví hodnota čtvrtinové eriody ze stnice reglátor čtvrtinové zesílení hodnoty jeho stavitelných arametrů, viz. tabla.7. abla.7 - Otimální hodnoty stavitelných arametrů reglátor., viz obráze.95, a. Pro zvolený ty reglátor se rčí otimální y reglátor P P 0,9 P, 0,5 MOERNZACE VÝUKOVÝCH MAERÁLŮ A AKCKÝCH MEO CZ..07/..00/5.063

10 Požitá literatra 0 POUŽÁ LERAURA [] BALÁĚ, J AUOMACKÉ ŘÍZENÍ. PRAHA: NAKLAAELSVÍ BEN, 003, 65 S. SBN [] BOLON, W. 99. CONROL ENGNEERNG. NEW YORK: LONGMAN SCENFC & ECHNCAL, S. SBN [3] ORF, R. C. & BSHOP, R. H MOERN CONROL SYSEMS. ASON-WESLEY : HARLOW ENGLAN 998. SNB [] ŠVARC,. 00. AUOMAZACE/AUOMACKÉ ŘÍZENÍ. BRNO: NAKLAAELSVÍ CERM, 00, SBN [5] VÍEČKOVÁ, M. & POLOKOVÁ, J. 989.Logaritmicé mitočtové charateristiy. Ostrava: VŠB-UO, s. olňový čební text [6] VÍEČKOVÁ, M. VÍEČEK, A ZÁKLAY AUOMACKÉ REGULACE. OSRAVA: VŠB-U OSRAVA S. SBN MOERNZACE VÝUKOVÝCH MAERÁLŮ A AKCKÝCH MEO CZ..07/..00/5.063

Podobné dokumenty

ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA FAKULTA STROJNÍ ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ 10. týden doc. Ing. Renata WAGNEROVÁ, Ph.D. Ostrava 2013 doc. Ing. Renata WAGNEROVÁ, Ph.D. Vysoká škola báňská