ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

Podobné dokumenty
ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

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

ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

teorie elektronických obvodů Jiří Petržela syntéza elektronických obvodů

Algebra blokových schémat Osnova kurzu

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

6 Algebra blokových schémat

Vysokofrekvenční obvody s aktivními prvky

ANALÝZA PRŮCHODU PAPRSKOVÝCH SVAZKŮ KOUTOVÝM ODRAŽEČEM

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

Teorie systémů a řízení

CVIČENÍ 4 Doc.Ing.Kateřina Hyniová, CSc. Katedra číslicového návrhu Fakulta informačních technologií České vysoké učení technické v Praze 4.

ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

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

Příklady k přednášce 6 - Spojování a struktury

IDENTIFIKACE REGULOVANÉ SOUSTAVY APLIKACE PRO PARNÍ KOTEL

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

ZÁKLADY AUTOMATIZACE TECHNOLOGICKÝCH PROCESŮ V TEORII

Příklady k přednášce 16 - Pozorovatel a výstupní ZV

Podpora výuky předmětu "Teorie automatického řízení I" Petr Žajdlík

ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

25 Dopravní zpoždění. Michael Šebek Automatické řízení

Teorie elektronických obvodů (MTEO)

Analýza diskrétních regulačních obvodů

STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA MORAVSKÁ OSTRAVA, KRATOCHVÍLOVA 7 Číslo úlohy: 9

4. cvičení z Matematické analýzy 2

1 Úvod do číslicové regulace

Násobení. INP 2008 FIT VUT v Brně

V následujícím obvodě určete metodou postupného zjednodušování hodnoty zadaných proudů, napětí a výkonů. Zadáno: U Z = 30 V R 6 = 30 Ω R 3 = 40 Ω R 3

5. cvičení z Matematické analýzy 2

Kirchhoffovy zákony. Kirchhoffovy zákony

4. TROJFÁZOVÉ OBVODY

Katedra geotechniky a podzemního stavitelství

Příklady k přednášce 19 - Polynomiální metody

Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb. CW01 - Teorie měření a regulace 10.2 ZS 2010/2011. reg Ing. Václav Rada, CSc.

Příklady k přednášce 19 - Polynomiální metody

Určeno pro posluchače všech bakalářských studijních programů FS

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

Systém vztahů obecné pružnosti Zobecněný Hookeův zákon

Výpočet zobrazovacích soustav

Praha technic/(4 -+ (/T'ERATU"'P. ))I~~

Automatizace Úloha č.1. Identifikace regulované soustavy Strejcovou metodou

21 Diskrétní modely spojitých systémů

Osnova přednášky. Univerzita Jana Evangelisty Purkyně Základy automatizace Vlastnosti regulátorů

ÚSTŘEDNÍ KOMISE FYZIKÁLNÍ OLYMPIÁDY ČESKÉ REPUBLIKY

ANALÝZA A KLASIFIKACE DAT. Institut biostatistiky a analýz

Ivan Švarc. Radomil Matoušek. Miloš Šeda. Miluše Vítečková. c..~"f~ AKADEMICKÉ NAKlADATEL.STVf. Brno 20 I I

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

Metoda konečných prvků Základní veličiny, rovnice a vztahy (výuková prezentace pro 1. ročník navazujícího studijního oboru Geotechnika)

ANALÝZA A KLASIFIKACE DAT

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

teorie elektronických obvodů Jiří Petržela syntéza a návrh elektronických obvodů

Západočeská univerzita v Plzni Fakulta aplikovaných věd Katedra kybernetiky. Bakalářská práce. Řízení Trojkolového vozíku

Posouzení stability svahu

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

1. Matematický model identifikované soustavy

CITLIVOSTNÍ ANALÝZA DYNAMICKÝCH SYSTÉMŮ I

PŘÍKLAD PŘECHODNÝ DĚJ DRUHÉHO ŘÁDU ŘEŠENÍ V ČASOVÉ OBLASTI A S VYUŽITÍM OPERÁTOROVÉ ANALÝZY

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Příklady k přednášce 2 - Spojité modely

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ SYNTÉZA MODERNÍCH STRUKTUR KMITOČTOVÝCH FILTRŮ

Osnova přednášky. Univerzita Jana Evangelisty Purkyně Základy automatizace Stabilita regulačního obvodu

R 4 U 3 R 6 R 20 R 3 I I 2

Rovnice rovnoměrně zrychleného pohybu

I. 7. Diferenciál funkce a Taylorova věta

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

8 - Geometrické místo kořenů aneb Root Locus

1.2.4 Racionální čísla II

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

V následujícím obvodě určete metodou postupného zjednodušování hodnoty zadaných proudů, napětí a výkonů. Zadáno: U Z = 30 V R 6 = 30 Ω R 3 = 40 Ω R 3

12. Elektrotechnika 1 Stejnosměrné obvody Kirchhoffovy zákony

Ekvivalence obvodových prvků. sériové řazení společný proud napětí na jednotlivých rezistorech se sčítá

Regulační obvody s nespojitými regulátory

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

Katedra obecné elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB - TU Ostrava 4. TROJFÁZOVÉ OBVODY

ZPĚTNOVAZEBNÍ ŘÍZENÍ, POŽADAVKY NA REGULACI

( a ) s. Exponenciální rovnice teorie. Exponenciální rovnice ukázkové úlohy. Příklad 1.

2. ZÁKLADNÍ METODY ANALÝZY ELEKTRICKÝCH OBVODŮ

Lineární rovnice. Rovnice o jedné neznámé. Rovnice o jedné neznámé x je zápis ve tvaru L(x) = P(x), kde obě strany tvoří výrazy s jednou neznámou x.

Automatizační technika. Regulační obvod. Obsah

Vytvoření skriptů pro webové rozhraní předmětu Analýza a simulace technologických procesů

Příklady k přednášce 2 - Spojité modely

Doplňky k přednášce 23 Diskrétní systémy Diskrétní frekvenční charakteristiky

2 Zpracování naměřených dat. 2.1 Gaussův zákon chyb. 2.2 Náhodná veličina a její rozdělení

Cvičení 11. B1B14ZEL1 / Základy elektrotechnického inženýrství

Základní vztahy v elektrických

ITO. Semestrální projekt. Fakulta Informačních Technologií

Akademický rok 2018/2019 Připravil: Radim Farana Řídicí technika Obsah Obsah předmětu Poř. Datum Obsah

Příklad 1 Ověření šířky trhlin železobetonového nosníku

Výfučtení: Triky v řešení fyzikálních úkolů

ZKRATOVÉ PROUDY VÝPOČET ÚČINKŮ ČÁST 2: PŘÍKLADY VÝPOČTŮ

s = Momentová charakteristika asynchronního motoru s kotvou nakrátko

Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií

ISŠ Nova Paka, Kumburska 846, Nova Paka Automatizace Dynamické vlastnosti členů členy a regulátory

Rovnice rovnoměrně zrychleného pohybu

HL Academy - Chata Lopata Emu (Brkos 2012) Řetězové zlomky / 27

CW01 - Teorie měření a regulace

Řešení 1a Budeme provádět úpravu rozšířením směřující k odstranění odmocniny v čitateli. =lim = 0

3. V případě dvou na sebe kolmých posunutí o velikostech 3 cm a 4 cm obdržíme výsledné posunutí o velikosti a) 8 cm b) 7 cm c) 6 cm d) 5 cm *

Transkript:

VOKÁ ŠKOLA BÁŇKÁ TECHNICKÁ NIVEZITA OTAVA FAKLTA TOJNÍ ZÁKLAD ATOMATICKÉHO ŘÍZENÍ 9. týden doc. Ing. enata ANEOVÁ, Ph.D. Otrava 03 doc. Ing. enata ANEOVÁ, Ph.D. Vyoká škola báňká Technická univerzita Otrava IBN 978-80-48-3054-4 Tento tudijní materiál vznikl za finanční podpory Evropkého ociálního fondu (EF) a rozpočtu Čeké republiky v rámci řešení projektu: CZ..07/..00/5.0463, MODENIZACE VÝKOVÝCH MATEIÁLŮ A DIDAKTICKÝCH METOD

OBAH ALEBA BLOKOVÝCH CHÉMAT... 3. Úvod... 4.. ériové zapojení... 4.. Paralelní zapojení... 4..3 Zpětnovazební zapojení (antiparalelní)... 5. Pravidla pro úpravu blokového chématu... 5.. Příklad. Algebra blokových chémat... 6.. Příklad. Algebra blokových chémat... 7.3 Základní přenoy O.... 9.3. Příklad.3 Základní přenoy regulačního obvodu....3. Příklad.4 Základní přenoy regulačního obvodu... POŽITÁ LITEATA... 3 CZ..07/..00/5.0463

3 ALEBA BLOKOVÝCH CHÉMAT OBAH KAPITOL: Blokové chéma Základní zapojení bloků Úprava blokových chémat Základní přenoy regulačního obvodu MOTIVACE: Výledný tvar matematického popiu dynamického chování ytémů lze odvodit zjednodušováním rovnic a eliminací proměnných, což je velmi náročné. Druhou možnotí, jak lze zíkat výledný tvar rovnice, je použití algebry blokových chémat a znaloti základních pravidel pro jejich zjednodušování. CÍL: Po protudování budete umět definovat výledné přenoy základních zapojení ytémů, regulační obvod a jeho základní prvky. vyřešit výledný přeno libovolně ložitého blokového chématu. vypočítat základní přenoy regulačního obvodu. CZ..07/..00/5.0463

4. ÚVOD Blokovým chématem lze popat vlatnoti ytémů, je to ekvivalentní zápi k rovnicím. Blokové chéma je tvořeno bloky (vlatnoti lze popat matematickými výrazy, nejčatěji obrazovými přenoy) a šipkami (veličiny). Algebra blokových chémat jou pravidla, podle nichž vytváříme matematický model ytému tvořeným z více bloků. Nejdříve je nutné v blokových chématech určit základní zapojení bloků. ozlišujeme tři základní zapojení bloků v blokových chématech a to: ériové, paralelní a zpětnovazební (antiparalelní) zapojení. Budeme předpokládat, že vlatnoti ytémů jou popány obrazovými přenoy... ériové zapojení () X() () () () Obrázek.75 - Blokové chéma ériového zapojení Pro jednotlivé členy platí vztahy: X ( ) ( ) ( ) ; ( ) ( ) X ( ). Vztah pro výtupní veličinu odvodíme eliminací proměnné X() ) ( ) X ( ) ( ) ( ) ( ). ( Je tedy možno ériově zapojené členy nahradit jedním členem přenoem ( ) ( ) ( ). ( ) (.) ( ) Při zapojení členů za ebou je výledný přeno dán oučinem přenoů jednotlivých členů... Paralelní zapojení u () () X () () () X () Obrázek.76 - Blokové chéma paralelního zapojení Pro jednotlivé členy a pro oučtový uzel platí vztahy: X ) ( ) ( ), X ) ( ) ( ),. ) X ( ) + X ( ) ( ( ( Eliminací X (), X () vypočítáme výtupní veličinu () CZ..07/..00/5.0463

5 [ ( ) ( ) ] ( ) ( ) ( ) ( ) + ( ) ( ) +. Při paralelním zapojení členů je možné je nahradit jedním členem přenoem ( ) ( ) ( ) + ( ). (.3) ( ) Při paralelním zapojení je výledný přeno dán oučtem (repektive rozdílem) přenoů jednotlivých členů...3 Zpětnovazební zapojení (antiparalelní) () X() () () ± () () Obrázek.77 - Blokové chéma zpětnovazebního zapojení Pro jednotlivé členy a rozdílový uzel platí náledující vztahy: ( ) ( ) X ( ), ) ( ) ( ), X ( ) ( ) ± ( ). ( Eliminací X() a () obdržíme vztah pro výtupní veličinu () [ ( ) ± ( ) ] ( ) [ ( ) ± ( ) ( ] ( ), ( ) ( ) X ( ) ) ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ). ( Při zpětnovazebním zapojení je možno takto zapojené členy nahradit jedním členem přenoem ( ) ( ) ( ). (.4) ( ) ( ) ( ) Při zpětnovazebním zapojení je výledný přeno dán zlomkem, kdy v čitateli je tzv. přeno přímé větve a ve jmenovateli oučin přenoů přímé větve a zpětné vazby: přeno přímé větve celkový přeno (přeno přímé větve).(přeno zpětné vazby) Znalot blokové algebry umožňuje zjednodušovat ložitá bloková chémata a tanovit výledný přeno zapojení. Zjednodušovat je nejlépe tak, že uvnitř blokového chématu hledáme některé z uvedených základních zapojení a potupně nahazujeme tato zapojení jediným členem.[švac 99]. PAVIDLA PO ÚPAV BLOKOVÉHO CHÉMAT Při zjednodušení blokového chématu e vychází z náhradních přenoů pro základní zapojení (ériové, paralelní, zpětnovazební). Avšak čato je nutno upravit blokové chéma, aby byla CZ..07/..00/5.0463

6 základní zapojení jednoznačně určena. Při úpravě blokových chémat e využívají dvě základní pravidla, a to:. Pravidlo pro přeun uzlu před blok za blok. Pravidlo pro přeun umačního členu: před blok za blok.. Příklad. Algebra blokových chémat rčete výledný přeno ytému, jehož blokové chéma je na obr..7. CZ..07/..00/5.0463

7 3 4 5 Obrázek.78 - Blokové chéma Řešení: Zadané blokové chéma je tvořeno paralelním (bloky 4, 5 ), ériovým a dvěmi zpětnovazebními zapojeními. Zpětné vazby e nám však kříží, proto budeme muet přeunout uzel () za 3 nebo uzel () před 3. Dotaneme upravené blokové chéma: 3 4 + 5 Nyní lze vypočítat náhradní přeno vnitřního zpětnovazebního zapojení: ' 3 + 3 Pak blokové chéma má tvar 3 Výledný přeno ytému je: + ' ' ( 4 + 5 ) 3 3 4 4 + 5 3 3 + + + 5.. Příklad. Algebra blokových chémat rčete výledný přeno ytému, jehož blokové chéma je na obr..8. CZ..07/..00/5.0463

8 Řešení: Obrázek.79 - Blokové chéma Zadané blokové chéma je tvořeno ériovým a třemi zpětnovazebními zapojeními. Zpětné vazby e nám však kříží, proto budeme muet přeunout uzel () za 3 nebo uzel () před 3. Dotaneme upravené blokové chéma:přeuneme uzel od přenou 4. 6 / 4 3 4 5 7 Vypočítáme přeno 345 34 345 3 4 5 CZ..07/..00/5.0463

9 6 / 4 345 7 Vypočítáme přeno. 345 + 3456 4 7 Vypočítáme konečný přeno. + 7.3 ZÁKLADNÍ PŘENO O. Předpokládejme, že vlatnoti jednotlivých členů O jou popány obrazovými přenoy, viz obrázek.7. CZ..07/..00/5.0463

0 E žádaná veličina, regulovaná veličina, řídicí veličina, E regulační odchylka, V poruchová veličina, přeno regulátoru, přeno regulované outavy, přeno měřicího členu Obrázek.80 - Blokové chéma regulačního obvodu važujme vtupní veličinu regulačního obvodu žádanou veličinu w a výtupní veličinu regulačního obvodu regulovanou veličinu y. Za předpokladu, že poruchová veličina bude rovna nule, tedy v 0, dotáváme přeno mezi řídící veličinou a regulovanou veličinou, nazývaný jako přeno řízení wy +. (.5) Jetliže uvažujeme jako vtupní veličinu regulačního obvodu poruchovou veličinu v a výtupní veličinu opět regulovanou veličinu y, za předpokladu, že žádaná veličina je rovna nule, tedy w 0, dotáváme přeno mezi poruchovou a regulovanou veličinou, nazývaný jako přeno poruchy. vy V +. (.6) Pro vyšetřování vlatnotí regulačních obvodů je nutná znalot obou přenoů, přenou řízení i poruchy. Druhou možnotí popiu vlatnotí regulačních obvodů je znalot odchylkových přenoů. važujme vtupní veličinu regulačního obvodu žádanou veličinu w a výtupní veličinu regulačního obvodu regulační odchylku e. Za předpokladu, že poruchová veličina bude rovna nule, tedy v 0, dotáváme přeno mezi řídící veličinou a regulační odchylkou, nazývaný jako odchylkový přeno řízení we E +. (.7) Jetliže uvažujeme jako vtupní veličinu regulačního obvodu poruchovou veličinu v a výtupní veličinu opět regulační odchylku e, za předpokladu, že žádaná veličina je rovna nule, tedy w 0, dotáváme přeno mezi poruchovou a regulační odchylkou, nazývaný jako odchylkový přeno poruchy. ve V +. (.8) egulátor půobí na regulovanou outavu tak, aby byl plněn cíl regulace, tj. y w, rep. e ( t ) 0. Při znaloti základních přenoů řízení lze vypočítat regulovanou veličinu a regulační odchylku podle vztahů V, E V. (.9) + V E + Aby byl plněn cíl regulace, muí pro základní přenoy platit: VE CZ..07/..00/5.0463

, 0, 0, 0. (.30) V E VE Ve všech základních přenoech regulačního obvodu e vykytuje oučin přenoů regulované outavy, regulátoru a měřicího členu, který je nazýván jako přeno otevřeného regulačního obvodu (OO) 0. (.3) Ve všech základních přenoech regulačního obvodu je tejný výraz ve jmenovateli, který rozhoduje o tabilitě a nazývá e charakteritický mnohočlen. Pokud jej položíme roven nule, dotaneme charakteritickou rovnici. [ŠVAC 99] + 0 0. (.3).3. Příklad.3 Základní přenoy regulačního obvodu Vypočítejte všechny základní přenoy regulačního obvodu dle chématu. V E 5 ( + 0,5) ( + 0,3) Řešení: Přeno řízení: (5 + ) ( + 0,3) (5 + ) 0(0, + ) wy + + (5 + ) ( + 0,3) + (5 + ) +,6 + 0,09 ( + 0,3) Přeno poruchy: ( + 0,3) ( + 0,3) vy + + (5 + ) 0 + + ( + 0,3) +,6 + 0,09 ( + 0,3) Odchylkový přeno řízení: we vy Odchylkový přeno poruchy: ve vy.3. Příklad.4 Základní přenoy regulačního obvodu Vypočítejte všechny základní přenoy regulačního obvodu dle chématu. CZ..07/..00/5.0463

V E Řešení: Přeno regulované outavy: + Přeno řízení: wy + Přeno poruchy: vy + Odchylkový přeno řízení: we + Odchylkový přeno poruchy ve + CZ..07/..00/5.0463

Použitá literatura 3 POŽITÁ LITEATA [] BALÁTĚ, J. 003. ATOMATICKÉ ŘÍZENÍ. PAHA: NAKLADATELTVÍ BEN, 003, 654. IBN 80-7300-00-. [] BOLTON,. 99. CONTOL ENINEEIN. NE OK: LONMAN CIENTIFIC & TECHNICAL, 99. 37. IBN 0-58-0979-0. [3] DOF,. C. & BIHOP,. H. 998. MODEN CONTOL TEM. ADDION-ELE : HALO ENLAND 998. INB 0-0-30864-9. [4] ŠVAC, I. 00. ATOMATIZACE/ATOMATICKÉ ŘÍZENÍ. BNO: NAKLADATELTVÍ CEM, 00, IBN 80-4-087-. [5] VÍTEČKOVÁ, M. & POLOKOVÁ, J. 989.Logaritmické kmitočtové charakteritiky. Otrava: VŠB-TO, 989. 54. Doplňkový učební text [6] VÍTEČKOVÁ, M. VÍTEČEK, A. 006. ZÁKLAD ATOMATICKÉ ELACE. OTAVA: VŠB-T OTAVA 006. 98. IBN 80-48-068-9. CZ..07/..00/5.0463