PAR1.pdf

Danuta Holejko

Laboratorium

podstaw automatyki

i robotyki

instrukcja do ćwiczenia PAR1

Identyfikacja własności obiektów regulacji

dla studentów

kierunku Inżynieria Biomedyczna

ĆwiczeniePR1

Identyikacjawłanociobiektówregulacji

Celem dwiceniajetokrelenienapodtawiewynaconychdowiadcalniecharakterytyk

statycznych i dynamicnychrecywitegoobiekturegulacjiktórymjetprocemianypoiomu

cieczy w zbiorniku otwartym, modelu matematycznego tego procesu.

1. 1.Wprowadzenie

Obiektem regulacji naywamyprocetechnologicnypodlegającyoddiaływaniuakłóceo

zachodącywurądeniuwktórympreewntrneoddiaływanieterujące(terowanie)realiuje

ipożądanyalgorytmdiałania– pożądanyprebiegtegoproceu

Prebiegiautomatyowanychproceówtechnologicnychąoceniane(kontrolowane) na

podtawiepomiarówwielkocicharakteryującychdanyproceaktórychpożądanyprebiegjet

okrelonywadaniuregulacjiWielkociamitymiąnajcciejwielkociiyczne takie jak np.

temperaturacinienielepkodawartodkładnikówMówiiżewielkociteą wielkociami

wyjciowymi obiektu regulacji (procesu) – wielkociamiregulowanymi oznaczanymi umownie w

roważaniachteoretycnychymbolami– y 1 , y 2 , ....y n .

bydanyprocetechnologicnymógłbydrealiowanytomuąbyddoprowadonedoniego

odpowiednietrumieniemateriałów(npodpowiednieilocireagującycheobąkładników)lub

trumienieenergii(nppaliwaenergiielektrycnej)Odwielkocitych strumieniiodichparametrów

ależedbdiepożądanyprebiegwielkociregulowanychZatemilocidotarcanejenergiilub

materiią wielkociamiwejciowymi obiektu regulacji (procesu) oznaczanymi umownie symbolami

x 1 , ... x m Innymiwielkociamiwejciowymiąróżnegorodaju zakłócenia (umownie oznaczane

symbolami z 1 , ...z i )którewpływająniekorytnienaprebiegwielkociregulowanychZakłóceniate

mogąbeporedniooddiaływadnaprocenpwukładieregulacjitemperaturytakimiakłóceniami

ąmianytemperaturyotocenialubniektałcaddoprowadzone do obiektu strumienie energii lub

materiinpwukładieregulacjitemperaturytakimiakłóceniamiąmianywartociopałowej

paliwaZwiąekmidywielkociamiregulowanymiawejciowymi tworzy opis obiektu w sensie

procesowym (rys. 1.1a).

Urądeniawktórychrealiowaneąproceytechnologicnewypoażoneąwepoły

wykonawcze (ZW)którymiąnpaworyregulacyjnepompyomiennejwydajnociilnikitycniki

itpumożliwiającedotarcanietrumienienergiilubmateriałówdoproceuorawpretworniki

pomiarowe (PP) dotarcające ygnały prekaujące inormacj o prebiegu mian wielkoci

regulowanych Zepoły wykonawce w wyniku oddiaływania na nie ygnałów terujących

onacanych umownie w roważaniach teoretycnych ymbolami u 1 ,... u n a w dokumentacji

technicznej symbolami, CV 1 ... CV n wytwaranychpreregulatory(terowniki)mieniająnatżenie

dotarcanychprenietrumienimateriałówlubenergiiSygnały u 1 ,... u n ąygnałamiwejciowymi

obiektu regulacji w sensie aparaturowymSygnałamiwyjciowymitakroumianego obiektu regulacji

ąygnaływyjciowepretwornikówpomiarowych y m1 , ... y mn , nazywane zmiennymi procesowymi,

onacanymiwautomatycepremyłowej symbolami, PV 1 ... PV n .

a) b)

Ry11Schematblokowyobiekturegulacjiojednejwielkociregulowanej y : a) obiekt

regulacji w sensie procesowym, b) obiekt regulacji w sensie aparaturowym. Oznaczenia: x - wielkod

wejciowa(proceowa) obiektu, u ( CV ) - ygnałterujący y m ( PV ) - ygnałwyjciowypretwornika

pomiarowego (zmienna procesowa), z 1 ,z 2 ...z i akłócenia

Zależnodachodącapomidyygnałamiwyjciowymiobiektu(miennymiprocesowymi) a

jego ygnałami wejciowymi (ygnały terujące i akłócenia) tanowi opi obiektu w enie

aparaturowym (rys. 1.1b).

Wnajprotychprypadkachobiektregulacjimajedenygnałwyjciowy y m (jednąwielkod

regulowaną) i jeden ygnał terujący u (ry 11b) i co najmniej jedno akłócenie Jego

matematycnymopiemjetależnodygnałuwyjciowegoodygnałówwejciowych

Y m =f(u, z 1 , z 2 ,... z i )

(1)

którawależnociodwłaciwociobiektumożebydrównaniemalgebraicnymalboliniowym

lubnieliniowymrównaniemróżnickowymotałychlubmiennychwpółcynnikach

1.2. Metody tworzenia matematycznego opisu właściwości obiektów regulacji

Poprawna ocena właciwoci obiektów regulacji jet podtawowym warunkiem

umożliwiającymprojektowanieukładówregulacjiNaogółanaliawłaciwociobiektu przebiega

dwuetapowo Pierwy etap jet analią proceową której eektem jet utalenie wiąków

proceowych midy wielkociami regulowanymi jako miennymi iycnymi a wielkociami

wejciowymi proceu którymi ą najcciej parametry trumieni energii lub materiałów

dotarcanychdoproceuWynikitejanaliyąpodtawądowłaciwegodoboru przetwornika

pomiarowegooraepołuwykonawcegocylidopoprawnegoaprojektowania obiektu regulacji

wenieaparaturowymOgólnewiąkiproceowepowinny zotadokrelonepretechnologa

którynajlepiejroumieiycnątronproceuCtojednakkoniecnajetprytympomoc

automatykaabyopiwłaciwociobiektupodanybyłwormieużytecnejdlacelówregulacji

Drugim etapem analizy jest okreleniemodelumatematycnegoobiektujakowiąkumidy

ygnałami(miennymiproceowymi) y m ( PV )aygnałamiterowania u ( CV )iakłóceniami. Etap ten

wyklenaywaiidentyikacjąobiektuTworonemodeleewgldunaichcechyaplikacyjnemogą

bydmodelamiglobalnymilublokalnymi(parametrycznymi).

Modele globalne (bilanowe) tworone dla celów analiy proceu technologicznego, jego

optymaliacjiiprowadeniaroruchuokrelaneąnapodtawieależnocimidymiennymi

proceowymiwiążącymi npenergimapołożenieitanpocególnychelementówtworących

procewpełnymakreieichmiennocioranapodtawiebilanówtychwielkocidlacałego

obiektuModeltakimanajcciejpotadnieliniowychależnociróżniczkowo-całkowychMożnago

wykorytadarównopryprojektowaniuukładuregulacjijakioptymalizacji punktu pracy.

Modelelokalne(parametrycne)opiująwłaciwociobiektuwotoceniudanegopunktupracyco

naogółjetwytarcającedodoboruparametrówaintalowanych wukładieregulacjielementów

doanaliytabilnociukładuregulatoremoradoborualgorytmuterowaniaitrukturyukładu

regulacjiModeltakimaawycajpotadałożonegogóryopiumatematycnegonpwpotaci

transmitancji operatorowych obiektu W proceie identyikacji okrelane ą parametry tych

transmitancji.

Modelmatematycnyobiektumożebydpredtawionywpotacichematublokowego(ry12)

Dostarcza on informacji o strukturze obiektu, co jest pomocne przy projektowaniu struktury układu

regulacji.

Ry 12 Schemat blokowy obiektu regulacji w którym wrot ygnału terującego u ( CV )

wywołujea)wrotwartocimiennejproceowejy m b)padekwartocimiennejproceowej y m .

Oznaczenia: G ob (s), G z1 (s),.... G zi (s) – tranmitancjeodpowiednioobiektuakłóceniowe

Jakjużwceniejwpomnianoobiektregulacjiwenieaparaturowymtonietylkourądeniew

którymrealiowanyjetprocetechnologicny(tranmitancja G proc (s) )aletakżeepół wykonawczy

ZW (transmitancja G ZW (s) ) sterowany ygnałem u ( CV ) oraz przetwornik pomiarowy PP (transmitancja

G PP (s) )generującyygnał y m ( P V)Schematobiekturegulacjiwenieaparaturowymjednejwielkoci

regulowanej przedstawiono na rys.1.2.

Diałające naobiektakłóceniaktórychjetnajcciejwieleąniemieralneidiałająwpoób

prypadkowywróżnychmiejcachobiektuweekcieaweaburająpożądanyprebiegproceua

ichdiałanieujawniaipopremianywielkociregulowanejaatem i zmiennej procesowej

powodującjejwrotwartocilubjejpadek– tądnachemacieblokowym(ry12)obiektu

regulacjiwwleumacyjnym1pryliniionacającejoddiaływanieakłóceoumiecononak .

Charaktermianwielkociregulowanejwywołanyakłóceniamiokrelajątranmitancjeakłóceniowe

G z1 (s) ,.... G zi (s) (tranmitancjeakłócenioweewgldunaniemieralnodakłóceomożnaokrelidw

poóbprybliżonyracejjakociowoniżilociowo)

Zależnieodkontrukcjiepołuwykonawcegonaturyiycnejiwłaciwociproceuora

charakterytykitatycnejatoowanegowukładieregulacjipretwornikapomiarowegowrot

wartociygnałuwyjciowego u ( CV )regulatoraterującegoproceemmożewywoływadwrot

wartociwielkociregulowanej (rys.1.2a) lub jej spadek (rys. 1.2b) – tądpryliniionacającej

oddiaływanieterowaniawwleumacyjnym1jetnak„+”lub„-„

Ilocyn tranmitancji operatorowych epołu wykonawcego proceu i pretwornika

pomiarowegorepreentujewiąekmidymiennąproceową y m ( PV ) a sterowaniem u ( CV ) i jest

tranmitancją operatorową obiektu G ob (s) w sensie aparaturowym. Transmitancja ta opisuje

wypadkowewłanociepołuwykonawcegoproceuipretwornikapomiarowegoNapodtawie

tej transmitancjidobieraneąalgorytmiparametryregulatora

Zgodnieaadamialgebrychematówblokowychchematry12możnaprektałciddo

potacijaknary13preuwającwełumacyjny1predblokrepreentującytranmitancj G ob (s)

obiektu.

Ry13Prektałconyry12chematblokowyobiekturegulacjiwktórymwrotygnału

terującego u ( C V) wywołujea)wrotwartocimiennejproceowejy m b)padekwartocimiennej

procesowej y m .

Doanaliyogólnejukładówregulacjipryjmujeiobiektojednejwielkociregulowanejijednym

akłóceniuktóregochematblokowypredtawiary14

Rys. 1.4. Uproszczony chematblokowyobiekturegulacjiwktórymwrotygnałuterującego

u ( C V) wywołujea)wrotwartocimiennejproceowej y m b)padekwartocimiennejproceowej

y m

Tranmitancja operatorowa obiektu i odpowiadające jej równanie ruchu repreentują opi

właciwociobiektujakoelementuliniowegoJeżeliopitenjest uzyskany w wyniku linearyzacji

nieliniowegomodeluwłaciwociobiektutojetonłunyjedyniedlaniewielkichmianwielkoci

wejciowychwokółałożonegopunktupracyokrelonegocharakterytykitatycnejobiektuWra

emianąpunktupracyopiliniowymieniaiWtakimopiiemienne u i y m należyatąpid

miennymipryrotowymiZmiennepryrotowetoujeitakżewprypadkuobiektu liniowego o

nieerowychwarunkachpocątkowych

Modelmatematycnyobiekturegulacjimożebydokrelonyanalitycnienapodtawienajomoci

równao opiujących ależnoci iyko - chemicznych obiektu lub eksperymentalnie. Metoda

eksperymentalnamożebydekperymentemcynnymlubbiernym

Eksperyment czynny polega na pobudzeniu obiektu zdeterminowanym wymuszeniem. Jest to

najcciejwymueniekokoweimpulowelubinuoidalniemienneOtrymanaodpowiednato

wymuszenie pozwala na podstawie odpowiednich konstrukcji graicnych okrelid parametry

ałożonegomodelumatematycnegoktóryewgldówpraktycnychiprojektowychmapotad

niebytłożonejtranmitancjitwtranmitancjiatpcejTransmitancjataoddajewłaciwoci

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: