11 - Regulátory. Michael Šebek Automatické řízení 2015 24-3-15



Podobné dokumenty
11 - Regulátory. Michael Šebek Automatické řízení

25 Dopravní zpoždění. Michael Šebek Automatické řízení

Frekvenční metody syntézy

7 - Ustálený stav kmitavý a nekmitavý, sledování a zadržení poruchy

Příklady k přednášce 19 - Polynomiální metody

Příklady k přednášce 25 Dopravní zpoždění

( s) ( ) ( ) ( ) Stabilizace systému pomocí PID regulátoru. Řešený příklad: Zadání: Uvažujme řízený systém daný přenosovou funkcí

Příklady k přednášce 19 - Polynomiální metody

Příklady k přednášce 20 - Číslicové řízení

Příklady k přednášce 16 - Pozorovatel a výstupní ZV

20 - Číslicové a diskrétní řízení

Příklady k přednášce 25 Dopravní zpoždění

21 Diskrétní modely spojitých systémů

Vzorový test k přijímacím zkouškám do navazujícího magisterského studijního oboru Automatické řízení a informatika (2012)

Příklady k přednášce 11 - Regulátory

ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

s požadovaným výstupem w(t), a podle této informace generuje akční zásah u(t) do

Příklady k přednášce 6 - Ustálený stav, sledování a zadržení poruchy

10 - Přímá vazba, Feedforward

20 - Číslicové a diskrétní řízení

Příklady k přednášce 6 - Spojování a struktury

Podpora výuky předmětu "Teorie automatického řízení I" Petr Žajdlík

( LEVEL 3 Laplaceova transformace jako nástroj řešení lineárních diferenciálních rovnic. )

Konstrukce pneumatického svalu

Příklady k přednášce 6 - Ustálený stav, sledování a zadržení poruchy

Doplňky k přednášce 23 Diskrétní systémy Diskrétní frekvenční charakteristiky

REGULACE EL. POHONŮ Stabilita a tlumení. Obr. 1. Schéma uzavřené regulační smyčky. Obr. 2. Ukazatele kvality regulace

Teorie systémů a řízení

8 - Geometrické místo kořenů aneb Root Locus

Nejjednodušší, tzv. bang-bang regulace

Systém vztahů obecné pružnosti Zobecněný Hookeův zákon

7.3.9 Směrnicový tvar rovnice přímky

ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

Vysokofrekvenční obvody s aktivními prvky

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Práce s PID regulátorem regulace výšky hladiny v nádrži

Úlohy domácího kola kategorie B

Automatizace Úloha č.1. Identifikace regulované soustavy Strejcovou metodou

VYUŽITÍ MATLABU PŘI NÁVRHU FUZZY LOGICKÉHO REGULÁTORU. Ing. Aleš Hrdlička

7.3.9 Směrnicový tvar rovnice přímky

METODA NÁSOBNÉHO DOMINANTNÍHO PÓLU PRO REGULÁTORY SE DVĚMA STUPNI VOLNOSTI A PROPORCIONÁLNÍ SOUSTAVY S DOPRAVNÍM ZPOŽDĚNÍM

19 - Polynomiální metody

Magnetická levitace - modelování, simulace a řízení. Bc. Radek Pelikán

Příklady k přednášce 3 - Póly, nuly a odezvy

Přechodné děje 2. řádu v časové oblasti

Rovnice rovnoměrně zrychleného pohybu

MATEMATIKA II V PŘÍKLADECH

Teorie plasticity PLASTICITA

1 Seznamová barevnost úplných bipartitních

15 - Stavové metody. Michael Šebek Automatické řízení

Spojité regulátory Zhotoveno ve školním roce: 2011/2012. Spojité regulátory. Jednoduché regulátory

Nastavení parametrů PID a PSD regulátorů

PROTOKOL O LABORATORNÍM CVIČENÍ - AUTOMATIZACE

ÚSTAV PRO VÝZKUM MOTOROVÝCH VOZIDEL s.r.o. TÜV Süddeutschland Holding AG TECHNICKÁ ZPRÁVA

Nespojité (dvou- a třípolohové ) regulátory

Bezpečnost chemických výrob N111001

Analýza lineárních regulačních systémů v časové doméně. V Modelice (ale i v Simulinku) máme blok TransfeFunction

24 - Diskrétní řízení

Vzorový protokol pro předmět Zpracování experimentu. Tento protokol by měl sloužit jako vzor pro tvorbu vašich vlastních protokolů.

ANALÝZA A KLASIFIKACE DAT. Institut biostatistiky a analýz

IDENTIFIKACE REGULOVANÉ SOUSTAVY APLIKACE PRO PARNÍ KOTEL

23 - Diskrétní systémy

7. ZÁKLADNÍ TYPY DYNAMICKÝCH SYSTÉMŮ

1 Gaussova kvadratura

LINEÁRNÍ ROVNICE S ABSOLUTNÍ HODNOTOU

3 - Póly, nuly a odezvy

obr. 3.1 Pohled na mící tra

Jirka Roubal. Vyšší odborná škola, Střední škola, Centrum odborné přípravy, Sezimovo Ústí, Budějovická 421

Teorie elektronických obvodů (MTEO)

Příklady k přednášce 3 - Póly, nuly a odezvy

25.z-6.tr ZS 2015/2016

Příklady k přednášce 24 Diskrétní řízení

Modelování a simulace regulátorů a čidel

Rovnice rovnoměrně zrychleného pohybu

1 Modelování systémů 2. řádu

Analýza diskrétních regulačních obvodů

Praktické výpočty s komplexními čísly (především absolutní hodnota a fázový úhel) viz např. vstupní test ve skriptech.

Reciprokou funkci znáte ze základní školy pod označením nepřímá úměra.

je amplituda indukovaného dipólového momentu s frekvencí ω

OPTIMALIZACE PARAMETRŮ PID REGULÁTORU POMOCÍ GA TOOLBOXU

7. cvičení návrh a posouzení smykové výztuže trámu

Automatizační technika. Obsah. Algebra blokových schémat Vývojové diagramy. Algebra blokových schémat

Metoda konjugovaných gradientů

Příloha č. 1 Část II. Ekonomika systému IDS JMK

5 - Identifikace. Michael Šebek Automatické řízení

Sedmé cvičení bude vysvětlovat tuto problematiku:

ÚVOD (2) kde M je vstupní číslo, f h je frekvence hodinového signálu a N je počet bitů akumulátoru.

Příklady k přednášce 2 - Spojité modely

Mocnost bodu ke kružnici

4. Přednáška: Kvazi-Newtonovské metody:

teorie elektronických obvodů Jiří Petržela syntéza a návrh elektronických obvodů

Mocnost bodu ke kružnici

VŠB - Technická univerzita Ostrava Fakulta strojní Katedra automatizační techniky a řízení

Násobení. INP 2008 FIT VUT v Brně

elektrické filtry Jiří Petržela základní pojmy

Flexibilita jednoduché naprogramování a přeprogramování řídícího systému

Doporučené aplikace stanovení modulu C pro jednotlivé typy technologií výroby elektřiny v KVET Zákon č. 165/2012 Sb., vyhl. č. 453/2012 Sb.

do jednotkového prostorového úhlu ve směru svírajícím úhel ϑ s osou dipólu je dán vztahem (1) a c je rychlost světla.

Zpětná vazba, změna vlastností systému. Petr Hušek

7 VYUŽITÍ METOD OPERAČNÍ ANALÝZY V TECHNOLOGII DOPRAVY

Transkript:

- Regulátory Michael Šebe Automaticé řízení 5 4-3-5

Nejjednodušší regulátory Automaticé řízení - Kybernetia a robotia v jitém mylu nejjednodušší regulátor je On-Off (Bang-bang) má jen dvě možné výtupní hodnoty umax, if e> vždy použije maximální oretivní aci u umin, if e< je to vlatně nelinearita typu u u u e e e ignum pámo necitlivoti hytereze udrží výtup poblíž požadované hodnoty, ale vede na ocilace (ign funguje jen dyž má outava velé zpoždění) tento regulátor řídicí záahy přehání (nejou totiž úměrné velioti odchyly) to napraví proporcionální regulátor Michael Šebe AR--5

Automaticé řízení - Kybernetia a robotia roporcionálně - ntegrační - erivační: regulátor znáte z cvičení: má tři členy tzv. šolní verze: t U() ut () et () + e( τ) dτ + et () C() + + t E () při řízení průmylových proceů e taé užívá označení de T je čaová integrační ontanta [] C() + + T T de T je čaová derivační ontanta [] využívá znaloti oučaných, minulých i budoucích (extrapolovaných) hodnot odchyly Michael Šebe AR--4 3

roporcionální ace Automaticé řízení - Kybernetia a robotia regulátor ut () et () V literatuře o regulátorech e referenci čato říá et point r y y taže ref p Větší zmenšuje utálenou odchylu, ale čato (ne vždy) výtup rozmitává a vede až e ztrátě tability 5 y G () ( + ) 3 u () e () p () Michael Šebe AR--5 4

ntegrální ace Automaticé řízení - Kybernetia a robotia loža t ( ) ut ( ) e( τ) dτ + e() v utáleném tavu je odchyla na o vždy nulová pro větší e odchyla blíží nule rychleji, ale více mitá - to platí ale čato, ale ne vždy.5. G () ( + ) 3 u () + e () yp () Michael Šebe AR--5 5

Automaticé řízení - Kybernetia a robotia loža ut () et () erivační ace při ontantním e je nulová vylepšuje dynamiu e zvětšováním tlumení nejprve rote a pa zae leá - to platí ale čato, ale ne vždy.3 >> K3,Ti,G(+)^-3 >>for Td[.,.7,4.5], CK*(+//Ti+Td*);LC*G;TL/(+L);tep(tf(T),:.:5),h old on, end T.5 C () 3+ + G () y p () ( + ) 3 Michael Šebe AR--5 6

Kdy můžeme použít regulátor Automaticé řízení - Kybernetia a robotia K řízení většiny průmylových proceů (i mnoha jiných ytémů) převapivě tačí, poud nejou požadavy na chování příliš vyoé Kdy potačí Všechny tabilní procey můžeme řídit regulátorem při mírných požadavcích na chování, nemuí-li být řízení přené Složa ještě chování vylepší roto je nejužívanějším regulátorem (i pro outavy integrální ací), plně vyhovuje pro outavy (oro). řádu erivační loža e užívá méně čato mnohdy je vypnuta Kdy je užitečná loža: Např. pro dvojitý integrátor, málo tlumenou outavu, ro outavy (oro). řádu tačí (zanedbáme-li aturace, robut.) Složitější řízení je potřeba: ložitější outavy (vyšších řádů, e zpožděním,..) větší nároy na řízení (přené, optimální), robutnot, Michael Šebe AR--5 7

Obecný regulátor prvního řádu Automaticé řízení - Kybernetia a robotia Obecný regulátor. řádu má přeno reálnou nulou z a reálným pólem p C může být realizován paivními obvody řevažuje vliv toho, co je dominantní více napravo Regulátor typu Lead ( fázovým předtihem) převažuje vliv nuly p> z neboli p< z aproximuje regulátor, blíží e mu rotoucím p zrychluje odezvu, nižuje T r a %OS, výtup vede vtup název podle frevenční charateritiy: lead (ladný fázový pouv) Regulátor Lag ( fázovým zpožděním) převažuje vliv pólu p< z neboli p > z aproximuje regulátor - je to realiticý! vylepšuje utálenou přenot, výtup e opožďuje za vtupem název dle frevenční charateritiy: lag (fázové zpoždění) Různé ombinace (už vyššího řádu): + ζωo+ C () aáda lead-lag, notch ( + ωo) + z + p o Michael Šebe AR--3 8 ω

Ziegler-Nicholovo ladění regulátoru Automaticé řízení - Kybernetia a robotia Klaicé metody ladění : Ziegler a Nichol 94, dne význam upadá. metoda: změříme oovou. metoda: opatrně zvyšujeme zeílení odezvu (jen až ytém začne utáleně mitat pro tabilní U, U!) outavu) A L A.9 AT, 3L p. AT, LT,.5L tečna v nflexním bodě.5 Výhody: Nepotřebují model, jou jednoduché, založeny na experimentu proceem, vyzoušené, mnohdy fungují rozumně Nevýhody: Nidy nebyly pořádně vyvětleny, nalezeny pouy a omyly, teoreticy je uázáno, že mnoho proceů nedoážou ani tabilizovat Empiricá pravidla pro doladění, např. (Z. Hurá) : Když-je-to-pomalé-zvyš--a-dyž-je-tam-chyba-zvyš--a-dyž-to-mitá-zvyš- Michael Šebe AR--3 9 U proce U yt ().45 U, T U..6, T, T 8 U U U U mezní perioda t

Umítění pólů Automaticé řízení - Kybernetia a robotia Když outava ani regulátor nemají ryté módy, je CL charater. polynom a jeho ořeny CL póly c () ap () () + bq ()() ři umítění pólů: volíme c() a řešíme rovnice pro neznámý regulátor řílady pro různé outavy a regulátory. řád + : rovnice, neznámá: umítí pól libovolně. řád + : rovnice, neznámé: libovolně póly. řád + : 3 rovnice, neznámé: póly libovolně, třetí vyjde. řád + : 3 rov., 3 neznámé: 3 póly libovolně (neboť není ryzí) ravidla regulátor libovolně umítí póly pro outavu. řádu regulátor libovolně umítí póly pro tritně ryzí out. řádu Soutava vyššího řádu než? ložitější regulátor (později): řád n potřebuje regulátor řádu n- zjednodušíme model outavy pro návrh nebo vyšlý regulátor umítíme jen něteré z pólů - a doufáme, že vyjdou v CL dominantní? q () p () b () a () Michael Šebe AR--5

Umítění pólů: Soutava. řádu a regulátor Automaticé řízení - Kybernetia a robotia q () Soutava b () K a regulátor q () p () a () + z p () ožadovaná poloha CL pólů dána požadovaným CL charateriticým polynomem c () + v Rovnice má tvar ap () () + bq ()() c () b () a () Řešení ( K + z) + + v ( + z)+ K + ν regulátorem můžeme libovolně natavit pól pro rovnice pro neznámou outavu. řádu K + z v ( ) v z K pro aždou zvolenou polohu exituje řešení a to právě jedno Michael Šebe AR--5

Automaticé řízení - Kybernetia a robotia b () K q () + Soutava a regulátor + a () z + p () ožadovaná poloha pólů dána požadovaným CL charateriticým polynomem c () + ζω + ω Rovnice má tvar Řešení Umítění pólů: Soutava. řádu a regulátor ( K + z) + + K + ζω + ω K + z ζω ( ζω ) z K ap () () + bq ()() c () K ω ω K ( ) ( ) z+ + K + + ζω + ω rovnice pro neznámé q () p () pro aždou zvolenou polohu exituje řešení a to právě jedno b () a () regulátorem můžeme libovolně natavit póly pro outavu. řádu Michael Šebe AR--3

Umítění pólů: Soutava. řádu a regulátor Automaticé řízení - Kybernetia a robotia b () K a () z z ( + )( + ) q () + + p () CL charateriticý polynom je tupně 3 a nemůže být vybrán libovolně zvolíme ho tedy ve tvaru c () ( + αω )( + ζω+ ω ) de za parametr považujeme i ω Rovnice má tvar ap () () + bq ()() c () zapamatujte i potup, vzorečy nemuíte! Michael Šebe AR--3 3 q () p () b () a () neznámé parametry 3 rovnice Volba nemůže být libovolná 3 ( + ) ( + K ) ( ) ( αζω + ω ) + z z + zz + K + αω + ζω + + αω 3 3 : : : z + z αω + ζω + K αζω + ω 3 K αω zz ( z + )( z + ) + K( + ) ( + αω )( + ζω + ω ) ( z z ) ( α ζ ) ω + + ( αζω ω zz ) + αω 3 K K Ja je to přeně: olynom 3. tupně má 4 oeficienty! Ale jeden z nich můžeme zvolit bez změny dynamiy

Umítění pólů: Soutava. řádu a regulátor Automaticé řízení - Kybernetia a robotia b () b+ b a() + a + a q () + + + + p () CL char. polynom je tupně 3 a 3. parametr může být vybrán libovolně polynom zvolíme ve tvaru c () β ( + αω )( + ζω+ ω ) a rovnice má tvar ( + a+ a ) + ( b )( + b + + ) β ( + αω)( + ζω + ω ) porovnáním oeficientů u 3. mocniny dotaneme vyrovnávací fator β + b porovnáním dalších dotaneme 3 rovnice pro 3 neznámé parametry ( αω ζω )( b ) ( + αζ ) ω ( ) ( b ) a + b + b + + a + b + b + b b αω + 3 q () p () b () a () Je to tahle možné jen proto, že regulátor není ryzí ytém outavu vyřešíme a dotaneme,, Michael Šebe AR--3 4

Umítění dominantních pólů Automaticé řízení - Kybernetia a robotia Umítíme jen něteré CL póly, ty otatní vyjdou. K tomu tačí jednoduchý regulátor Bude ten umítěný pól dominantní? Regulátor q () b () ro regulátor a obecnou outavu G () p () a () je CL charateriticý polynom c () ap () () + bq ()() a () + b () protože regulátor má jen jeden parametr, doáže umítit jen jeden CL pól chtějme ho tedy umítit do pozice hh, > až e nám to podaří, bude h ořenem CL charateriticého polynomu taže muí platit c( h) a( h)( h) + b( h ) řešením této rovnice pro hledaný parametr dotaneme ha( h) h b( h) G( h) Michael Šebe AR--3 5

Automaticé řízení - Kybernetia a robotia Vztah u () popiuje šolní verzi regulátoru + + T e () T raticé realizace obahují různé modifiace deíty různých verzí Např. T u () ( byp () y ()) + ( yp () y ()) y () T + T N Oddělujeme odezvu od reference a poruchy, vlatně umiťujeme CL nuly Nebo v průmylu čatá interagující forma Zapojíme do érie zpoždění. řádu Zařadíme nelinearitu Ke e nebo pámo necitlivoti a mnohé další raticá realizace derivaci filtrujeme a umiťujeme jen v ZV, aby nereagovala přímo na referenci u () + + T e () derivuje jen na nízých frevencích HandbooOf.pdf T +T N ( ) T na vyoých je omezena N [ 3, ] tzv. high frequency roll-of Michael Šebe AR--3 6 T