Regulační obvod s měřením regulováné veličiny

Podobné dokumenty
Regulační obvod s měřením akční veličiny

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

Zpětná vazba, změna vlastností systému. Petr Hušek

Automatizace je proces při němž je řídicí funkce člověka nahrazována činností

6 Algebra blokových schémat

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

doc. Ing. Petr Blaha, PhD.

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

ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

Osnova přednášky. Univerzita Jana Evangelisty Purkyně Základy automatizace Vlastnosti regulátorů

Studijní opory k předmětu 6AA. 6AA Automatizace. Studijní opory k předmětu. Ing. Petr Pokorný 1/40 6AA AUTOMATIZACE 6AA - cvičení

Automatizační technika. Regulační obvod. Obsah

CW01 - Teorie měření a regulace

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

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

Statická analýza fyziologických systémů

Semestrální práce z předmětu Teorie systémů

25.z-6.tr ZS 2015/2016

X31EO2 - Elektrické obvody 2. Kmitočtové charakteristiky

teorie elektronických obvodů Jiří Petržela obvodové funkce

1 Modelování systémů 2. řádu

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

Diskretizace. 29. dubna 2015

CITLIVOSTNÍ ANALÝZA DYNAMICKÝCH SYSTÉMŮ I

F A,B = Vektory baze vyjádřete jako aritmetické vektory souřadnic vzhledem

II. Úlohy na vložené cykly a podprogramy

ALGEBRA. Téma 5: Vektorové prostory

Modelování a simulace Lukáš Otte

UNIVERZITA PARDUBICE Fakulta elektrotechniky a informatiky. NASTAVENÍ PARAMETRŮ PID REGULÁTORU JAKO OPTIMALIZAČNÍ ÚLOHA Ondřej Zouhar

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

SIGNÁLY A SOUSTAVY, SIGNÁLY A SYSTÉMY

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

D C A C. Otázka 1. Kolik z následujících matic je singulární? A. 0 B. 1 C. 2 D. 3

ZPĚTNOVAZEBNÍ ŘÍZENÍ, POŽADAVKY NA REGULACI

Nastavení parametrů PID a PSD regulátorů

Elektromechanický oscilátor

Teoretická elektrotechnika - vybrané statě

KYBERNETIKA. Prof. Ing. Vilém Srovnal, CSc. Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava

Nejjednodušší, tzv. bang-bang regulace

Algebra blokových schémat Osnova kurzu

Soustavy lineárních rovnic a determinanty

Operační zesilovač, jeho vlastnosti a využití:

Maticí typu (m, n), kde m, n jsou přirozená čísla, se rozumí soubor mn veličin a jk zapsaných do m řádků a n sloupců tvaru:

Teorie měření a regulace

ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

U1, U2 vnější napětí dvojbranu I1, I2 vnější proudy dvojbranu

Vlastnosti členů regulačních obvodů Osnova kurzu

Pokud není uvedeno jinak, uvedený materiál je z vlastních zdrojů autora

Ing. Petr BLAHA, PhD. Prof. Ing. Petr VAVŘÍN, DrSc.

MATEMATIKA III. Olga Majlingová. Učební text pro prezenční studium. Předběžná verze

Interakce ve výuce základů elektrotechniky

Opakování z předmětu TES

Nyní využijeme slovník Laplaceovy transformace pro derivaci a přímé hodnoty a dostaneme běžnou algebraickou rovnici. ! 2 "

cv3.tex. Vzorec pro úplnou pravděpodobnost

SIGNÁLY A LINEÁRNÍ SYSTÉMY

Matematický ústav Slezské univerzity v Opavě Učební texty k přednášce ALGEBRA II, letní semestr 2000/2001 Michal Marvan. 14.

Řízení asynchronních motorů

Verifikace modelu VT přehříváků na základě provozních měření

Ing. Petr Vlček. Řízení a regulace. SOUBOR PŘÍPRAV PRO 3. R. OBORU M/01 Elektrotechnika - Mechatronika. Monitorovací indikátor

Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1

Reference 10. Předpokládejme stavový popis spojitého, respektive diskrétního systému

PŘECHODOVÁ CHARAKTERISTIKA

Praktické využití Mathematica CalcCenter. Ing. Petr Kubín, Ph.D. Katedra elektroenergetiky, ČVUT v Praze, FEL

Modelování systémů a procesů (11MSP) Bohumil Kovář, Jan Přikryl, Miroslav Vlček. 8. přednáška 11MSP pondělí 20. dubna 2015

Tlumené a vynucené kmity

k DUM 08. pdf ze šablony 1_šablona_automatizační_technika_I 03 tematický okruh sady: regulátor

U Úvod do modelování a simulace systémů

ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

HODNOST A DETERMINANT MATICE, INVERZNÍ MATICE

Inverzní Laplaceova transformace

Derivace funkcí více proměnných

Fakulta elektrotechnická. Podpora výuky řídicí techniky

HODNOST A DETERMINANT MATICE, INVERZNÍ MATICE

Návrh frekvenčního filtru

Flexibilita jednoduché naprogramování a přeprogramování řídícího systému

Cvičná bakalářská zkouška, 1. varianta

Laplaceova transformace

Obr. 1 Činnost omezovače amplitudy

Symetrické stavy v trojfázové soustavě

DIPLOMOVÁ PRÁCE Nelineární řízení magnetického ložiska

Řízení výšky hladiny s využitím samočinně se nastavujících spojitých regulátorů

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

VLIV VELIKOSTI VZORKOVACÍ PERIODY NA NÁVRH DISKRÉTNÍHO REGULAČNÍHO OBVODU

Impedanční děliče - příklady

Fakulta elektrotechnická

Přednáška v rámci PhD. Studia

y (5) (x) y (4) (x) + 4y (3) (x) 12y (x) 45y (x) 27y(x) (horní indexy značí derivaci) pro 3. y(x) = x sin 3x 4. y(x) = x cos 3x 9.

15 - Stavové metody. Michael Šebek Automatické řízení

(s výjimkou komparátoru v zapojení č. 5) se vyhněte saturaci výstupního napětí. Volte tedy

HPS - SEŘÍZENÍ PID REGULÁTORU PODLE PŘECHODOVÉ CHARAKTERISTIKY

POŽADAVKY NA REGULACI

Úvod do modelování a simulace. Ing. Michal Dorda, Ph.D.

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA ELEKTROTECHNICKÁ BRNO, KOUNICOVA 16 PRO 3. ROČNÍK OBORU SLABOPROUDÁ ELEKTROTECHNIKA 2. ČÁST

Čtvrtek 8. prosince. Pascal - opakování základů. Struktura programu:

a počtem sloupců druhé matice. Spočítejme součin A.B. Označme matici A.B = M, pro její prvky platí:

Úloha č. 7 - Disperze v optických vláknech

Analytická geometrie (AG)

PROSTŘEDKY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

Výukový materiál zpracován v rámci oblasti podpory 1.5 EU peníze středním školám

Transkript:

Regulační obvod s měřením regulováné veličiny Zadání Soustava vyššího řádu je vytvořena z několika bloků nižšího řádu, jak je patrno z obrázku. Odvoďte výsledný přenos soustavy vyššího řádu popisující dané systémy, jestliže přenosy jednotlivých bloků jsou:

2 Amper_04_RegObvodSmerenimRegVeli_Cv.cdf Kde: w(t) je řídicí veličina, u(t) je akční veličina, v(t) je porucha, y0(t) je počáteční hodnota regulované veličiny, y(t) je regulovaná veličina, Gr=G1 je přenos regulátoru nebo korektoru, Gr = G2 je přenos regulované soustavy. Úkoly 1. Připravte referát. 2. Odvoďte pro obrazové přenosy Gwy, Gvy, Gy0y přenosovou matici výsledného systému G dle obrázku: a. uveďte obecnou definici obrazového přenosu, frekvenčního přenosu a přenosové matice, b. určete vstupy a výstupy rozdílových členů a bloků Gr, Gs a G c. napište vztah mezi vstupem a výstupem rozdílových členů, d. napište vztah mezi vstupem a výstupem pro každý blok Gr, Gs a G, e. sestavte přenosovou matici G a napište vztah mezi vstupy a výstupy výsledného systému. 3. Ověřte výsledky vícerozměrného řazení z bodu 2), podle potřeby si vyžádejte pomoc od učitele a. v prostředí softwaru Wolfram-Mathematica otevřete soubor typu.nb (notebook) a nazvěte jej VicerozRaSy _jmeno_trida_datum b. seznamte s příkazovými řádky TransferFunctionModel, TransferFunctionExpand a SystemsModelFeedbackConnect a jejich použití, c. Vytvořte funkční model pomocí příkazových řádků : TransferFunctionModel, TransferFunctionExpand a SystemsModelFeedbackConnect. 4. Na základě funkčního modelu z bodu 3) určete řád výsledné soustavy G. Závěr do závěru se uvede porovnávání vlastnosti rozvětveného a vícerozměrného řazení bloků a zejména jejích použití v průmyslové regulaci.

Amper_04_RegObvodSmerenimRegVeli_Cv.cdf 3 ------------------------------------- 1-Příprava referátu - vyplněte hlavičku referátu (viz formulář). 2- Odvození obrazového přenosu soustavy vyššího řádu G dle obrázku a-obecná definice přenosové funkce Přenosová funkce G je matematické vyjádření relace mezi vstupem lineárního systému u(t) a jeho výstupem y(t). Může být jednorozměný systém ( 1 vstup a 1 výstup) nebo vícerozměrný (několik vstupů a výstupů). Jsou znáné dva druhy přenosových funkcí obrazový a frekvenční přenos - obrazový přenos : podíl Laplaceova obrazu Y(s) výstupního signálu y(t) k L-obrazu vstupního U(s) signálu u(t) při nulových počátečních podmínkách. L-obrazy získáme z originálů Laplaceovou transformací. je operátor derivace G(s) = Y (s) U (s), kde s d dt - frekvenčný přenos : podíl Fourierova obrazu Y(jω) výstupního signálu y(t) k F-obrazu U(jω) vstupního signálu u(t) při nulových počátečních podmínkách. Frekvenční přenos lze formálně určit z obrazového přenosu dosazením s jω operátor a ω krůhová frekvence G( jω) = Y (jω) U (jω), kde j komlexní b, c, d, e-vstupy a výstupy bloků Gr, Gs, a sumátorů - Blok Gr má jeden vstup, ten je označen v časové oblasti e(t). Jeho vyjádření v oblasti algebraické je E(s) tj. L-obraz e(t) jeden výstup, ten je označen v časové oblasti u(t). Jeho vyjádření v oblasti algebraické je U(s) tj. L-obraz u(t) Relace mezi vstupem a výstupem bude: u(t) = Gr * e(t)

4 Amper_04_RegObvodSmerenimRegVeli_Cv.cdf - Blok Gs má jeden vstup, ten je označen v časové oblasti u(t). Jeho vyjádření v oblasti algebraické je U(s) tj. L-obraz u(t) jeden výstup, ten je označen v časové oblasti y s (t). Jeho vyjádření v oblasti algebraické je Y s (s) tj. L-obraz y s (t) Relace mezi vstupem a výstupem bude: y s (t) = Gs * u(t) - Výsledný blok G má 3 vstupy, w(t), v(t) a y(0) respektive žádaná veličina, porucha a počátečná hodnota výstupní veličiny 1 výstup, y(t), e(t) u r (t) respektive výstupní veličiny, odchylka a výstup bloku Gr (regulátor) Relace mezi vstupem a výstupem bude vektorová: y = G wy Gvy G y0 y * w v y 0 kde: y w v y 0 je výstup je vektor vstupů G wy Gvy G y0 y je přenosová matice

Amper_04_RegObvodSmerenimRegVeli_Cv.cdf 5 - Sumátor e(t) má dva vstupy w(t) a y(t) jeden výstup e(t) Relace mezi vstupy a výstupem bude: e(t) = w(t) - y(t), přenos sumátoru je vždycky 1 - Sumátor u(t) má dva vstupy u r (t) a v(t) respektive výstup regulátoru a porucha jeden výstup u(t) tj. akční veličina Relace mezi vstupy a výstupem bude: u(t) = u r (t) - v(t), přenos sumátoru je vždycky 1 - Sumátor y(t) má dva vstupy y s (t) a y(0) repektive výstup regulované soustavy a počáteční honota jeden výstup y(t) tj. úpravený výstup regulované soustavy Relace mezi vstupy a výstupem bude: y(t) = y s (t) + y(0), přenos sumátoru je vždycky 1

6 Amper_04_RegObvodSmerenimRegVeli_Cv.cdf 3-Ověření výsledeků vícerozměrného řazení a- Tvorba souboru typu notebook v prostředí Wolfram-mathematica - hlavní menu postupně klepněte levým tlačíttkem myši na: File New Notebook (.nb) nebo ctrl+n objeví se prázdný soubor s názvem untitled-číslo uložte jej pod názvem VicerozmRazeni _jmeno_trida_datum b- seznámení se s jednotlivými příkazovými řádky v prostředí Wolfram-mathematica - hlavní menu postupně klepněte levým tlačíttkem myši na: Help Documentation Centre objeví se podmenu

Amper_04_RegObvodSmerenimRegVeli_Cv.cdf 7 Do prázdného pole napište jednotlivé příkazové řádky a postupně prostudujte způsob jejích použití c- Tvorba funkčního modelu pomocí příkazových řádků bude K výpočtu přenosů využijeme Masonovo pravidlo a blokové schéma výsledného přenosu G

8 Amper_04_RegObvodSmerenimRegVeli_Cv.cdf Funkční model přenosu Gr dostaneme následujícím příkazovým řádkem ( k1 ) 1 + T2 s Gr = TransferFunctionModel k1, s Funkční model přenosu Gs dostaneme následujícím příkazovým řádkem Gs = TransferFunctionModel 1 + T2 * s, s Funkční model výsledného přenosu G dostaneme jedným příkazovým řádkem G = k1* - TransferFunctionModel,, 1 + k1* 1 + k1* k1 (1 + T2 s) (1 + T2 s) (1 + k1 + T2 s) - (1 + T2 s) (1 + T2 s) (1 + k1 + T2 s) 1, s 1 + T2 s 1 + k1* 1 + k1 + T2 s Funkční model výsledné přenosové funkce vytvořime také jako funkci parametrů k1,, a T2 Prenos[k1_, _, T2_] := TransferFunctionModel k1 * 1 + k1 *, - 1 + k1 *, 1 1 + k1 *, s Pro dané hodnoty k1=0.2, =0.5, T2=20 můžeme vyjádřit přenosovou funkci jako běžnou funkci s názvem Prenos. Výsledek je následující funkční model reálné struktury.

Amper_04_RegObvodSmerenimRegVeli_Cv.cdf 9 GG = Prenos[0.2, 0.5, 20] 0.005 (1 + 20 s) (0.055 + s) (1 + 20 s) - 0.025 (1 + 20 s) (0.055 + s) (1 + 20 s) 0.05 (1. + 20. s) 0.055 + s Zjednodušený obecný tvar přenosové matice (zjednodušene struktury) dostaneme následujícím příkazovým řádkem TransferFunctionCancel [GG] 0.005 0.055 + s - 0.025 0.055 + s 1. (0.05 + s) 0.055 + s Rozměr výsledné soustavy G je SystemsModelDimensions [GG] {3, 1} 4- Řád soustavy Gr, Gs, G a jejich rozměry Závěr Řád soustavy Gr určuje stupeň polynomu ve jmenovateli přenosové funkce G1, tedy je0 Řád soustavy G3 určuje stupeň polynomu ve jmenovateli přenosové funkce G2, tedy je 1 Výsledná soustava je vícerozměroná a má rozměr 3x1 tj. 3 vstupy a 1 výstup. Řád výsledné soustavy je dán největším řadem dílčích přenosů G2 a G3. Regulační obvod má 3 vstupy a jeden výstup. Jedná se o vícerozměrný systém 3x1 tj. 3 vstupy a 1 výstup. Zdroje http://reference.wolfram.com/mathematica/tutorial/functionnamesasexpressions.html http://reference.wolfram.com/mathematica/ref/transferfunctioncancel.html?q=transferfunctioncancel&lang=en http://reference.wolfram.com/mathematica/ref/transferfunctionmodel.html?q=transferfunctionmodel&lang=en Interní studijní materiál školy a firemní dokumentace software Wolfram-Mathematica. Materiál je určen pro bezplatné používání pro potřeby výuky a vzdělávání na všech typech škol a školských zařízení. Jakékoliv další využití podléhá autorskému zákonu. Všechna neocitovaná autorská díla jsou dílem autora. Všechny neocitované obrázky jsou součástí prostředků výukového software Microsoft office 2007.