Řízení modelu letadla pomocí PLC Mitsubishi Jakub Nosek TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/07.0247, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR
Cíle bakalářské práce Zjištění vlastností modelu. Nalezení převodní charakteristiky Navrhnout jednoduchý PI(D) regulátor a implementovat jej do PLC od firmy Mitsubishi Pokusit se o aplikaci PID s proměnným zesílením Realizovat ovládání prostřednictvím dotykového grafického panelu Pokusit se o online monitoring 2
PLC Použité moduly: CPU Q25h Q62DAN Q64AD http://www.mitsubishi-automationcz.com/products/modularplc_plc_control.jpg 3
Model Vstup: Výkon motoru: 0 10 V Výstup: Úhel: 0 5 V Zrychlení v osách X, Y a Z 4
Identifikace V programu Matlab vytvořit jednoduché schéma pro řízení a sběr dat Nutno změřit statickou charakteristiku a zvolit v ní pracovní oblast Změřit dynamickou charakteristiku v pracovní oblasti v několika dalších bodech V Matlabu byla pro identifikaci využita funkce Ident 5
U [V] - buzení U [V] - výstup Řízení modelu letadla pomocí PLC Mitsubishi Měření statické charakteristiky Buzení Výstup 10 5 9 4,5 8 4 7 3,5 6 3 5 2,5 4 2 3 1,5 2 1 1 0,5 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 Čas [s] 6
Uout [V] Řízení modelu letadla pomocí PLC Mitsubishi Statická charakteristika 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 4 5 6 7 8 9 10 Uin [V] Pracovní oblast od 4.5 V do 6 V na vstupu 7
U [V] Řízení modelu letadla pomocí PLC Mitsubishi Přenos systému 0-0.2 identifikovaná změřená -0.4-0.6-0.8-1 -1.2-1.4 0 20 40 60 80 100 120 Time [s] Přenosová funkce druhého řádu se dvěma reálnými kořeny F s = 0,9451 46,5765s 2 + 13,6494s + 1 8
Návrh parametrů PID regulátoru Využitá návrhová metoda Chien, Hrones a Reswick: K = 9,56 T i = 25,03 T D = 0,92 Za pomoci simulace parametry doladěny: K = 6,03 T i = 18,54 T D = 0,97 Rovnice použitého PID regulátoru (T v = 0,25): u k = K e k + T v e i + e i 1 2T i k i=1 + T D e k T v D k 1 + D(k 2) 9
U [V] Řízení modelu letadla pomocí PLC Mitsubishi Regulovaný průběh - simulace 4 3.9 zadana tabulkova rucni 3.8 3.7 3.6 3.5 3.4 0 10 20 30 40 50 60 Time [s] 10
Řídicí algoritmus v PLC Programováno v softwaru GX Developer Použit strukturovaný text Využito přetypování 11
U [V] Řízení modelu letadla pomocí PLC Mitsubishi Regulovaný průběh 4 3.5 3 2.5 simulovaná reálná žádaná 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Time [s] 12
PID s proměnným zesílením Snaha o vyrovnání nelinearity ve statické charakteristice Změna P složky v závislosti na aktuální poloze, zajištěna za pomocí rovnic: x 3,1; 5 y = 1,53x + 1,28 x 1,9; 3,1) y = 0,85x + 8,69 x 1,9; 0) y = 8,54x + 23,29 13
P Řízení modelu letadla pomocí PLC Mitsubishi PID s proměnným zesílením 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 y [V] Graficky znázorněná změna zesílení v závislosti na aktuální poloze 14
U [V] Řízení modelu letadla pomocí PLC Mitsubishi PID s proměnným zesílením - graf 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 Výchylka Žádaná 1 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Time [s] 15
Grafický panel Program vytvářen v softwaru GT Designer 2 Panel s rozlišením 640x480 pixelů s 256 barvami Program se skládá z grafických bloků Každý blok s možností dopsání skriptu 16
Grafický panel Každý ukazatel hodnoty složí i jako vstup pro nastavení 17
Online monitoring Online monitoring zajištěn v programu GX Developer Usnadnění ladění programu 18