1. Az automatizálás célja, és irányított berendezés, technológia blokkvázlata.

Átírás

1 1. Az automatizálás célja, és irányított berendezés, technológia blokkvázlata. Az automatizálás célja gép, együttműködő gépcsoport, berendezés, eszköz, műszer, részegység minél kevesebb emberi beavatkozással történő, balesetmentes működtetése úgy, hogy biztosítsa az egyenletes minőséget és ennek dokumentálhatóságát. Az irányított berendezés (gép, ) statikus és dinamikus modelljének megalkotása, kialakítása 2. Hogyan bontják egyszerűbb részekre az összetett irányítási rendszert és hogyan teszik dimenzió nélkülivé (csak időfüggővé) a hatásvázlat jeleit, jellemzőit? Mérésekkel (fekete modell), vagy Matematikai modellt (szürke modellt) kell készíteni. (A szürke modell válasza a gerjesztő jelekre az előírt mérnöki pontossággal megegyezik a fizikai rendszer viselkedésével) 3. Milyen megfontolások alapján választanak irányítási stratégiát (vezérlést vagy szabályozást), és mik e stratégiák jellemzői? -Ha a szakasz jellemezhető csupa kétállapotú jellel, akkor mindig alkamzható vezérlés. -Analóg jeleket tartalmazó irányítást vezérléssel megoldani általában költséges. Ezért szabályozást alkalmazunk. ( vagy mert sok jellemzőt kell mérni, vagy pedig mert idővel a rendszer modell paraméterei megváltoznak.) Vezérlés: Minden lehetséges körülmény esetén kielégítően pontos a modellünk. A beavatkozás a modell alapján történik. Szabályozás: Az irányított jellemzőt mérjük és minde eltérést zavarnak tekintünk. A beavatkozás az eltérés megszüntetése érdekében történik. 4. Mi a jelátvivő tag és hogyan jellemezhető? Sorolja fel az alap jelátvivő tagokat és adja meg az átviteli függvényeiket Az irányítástechnika jelátvivő tagként vizsgál minden olyan alkatrészt (pl.:tranzisztor,szelep), elemet vagy szervet (pl.: jelillesztő, szűrő) technológiai egységet (pl.: tartály, hőcserélő, kazán) amelyeknek egy vagy több számunkra fontos jellemzője jól befolyásolható egy vagy több számunkra könnyen változtatható jellemzőjével. A jelátvivő tagokat jellegük, energiatároló képességük és jelkésleltetésük alapján osztályozhatjuk, jellemezhetjük. Alap jelátvivő tagok nem bonthatók fel más jelátviteli tagokra!

2 P arányos (proportional) I integráló (integral) D deriváló/differenciáló (derivative) PT1 egy időállandós (first order) PT2 két időállandós (second order) HP holtidős (dead time) 5. Melyek a tipikus vizsgáló jelek, mi az alkalmazásuk feltételei, és hogyan dönthető el, hogy teljesülnek a feltételek? - Egységimpulzus (impulse function): keskeny, impulzus formájú jel,az impulzus amplitúdó és az impulzus szélesség szorzata 1, másnéven Dirac-impulzus, jele, erre adott válasz a súlyfüggvény, jele g(t) - Egységugrás (unit step): értékugrás formájú jel, jele 1(t), a válasz az átmeneti függvény jele h(t) (unit step response) - Egység sebességugrás (unit ramp): állandó, egységnyi meredekséggel emelkedő jel, jele, az erre adott válasz a sebességugrás válaszfüggvény (unit ramp response) - Egység gyorsulásugrás (acceleration step): parabola formájú jel jele: válaszfüggvény: gyorsulásugrás válaszfüggvény. Alkalmazási feltétel: lineáris legyen a vizsgált tag (legalább a vizsgált munkapont környékén), tehát a szuperpozíció elve legyen érvényes a vizsgált elemre. Az ellenőrzéshez adjunk két különböző jelet és a jelek összegét a bemenetre; ha a 3. kimeneti jel megegyezik az első két kimeneti jel összegével, akkor teljesül a feltétel. 6. Mi a statikus karakterisztika és hogyan csoportosíthatok a jelátvivő tagok a statikus karakterisztika alapján. Mit jelent a munkaponti linearizáció? Az önbeálló jelátviteli tagokra értelmezhető a statikus karakterisztika, ami az állandó értékű bemeneti jelre adott állandósult kimeneti válaszok grafikus ábrázolása. A be- és a kimeneti jelek értelmezési tartományát definiálni kell. A statikus karakterisztikák a jelleggörbéjük alapján sorolhatók a folytonos és a nem folytonos statikus karakterisztikájú jelátvivő tagok közé. Folytonos és egyértékű statikus karakterisztikájú jelátvivő tag jellleggörbéje értékkészlete mindig foltonos és egyértékű. A jelleggörbe lineáris (egyenes) vagy bármely munkapont környezetében lineárisssá tehető (helyettesíthető egyenessel). Gyakorlati szempontból lényeges, hogy mekkora az a jeltartomány, ahol egyenes szakasszal helyettesíthető a folyronos, egyértékű statikus karakterisztika. A nem folytonos és/vagy nem egyértékű statikus karakterisztikájú jelátvivő tag jelleggörbéje élet töréspontokat és/vagy szakadásokat tartalmazhat, esetleg értékkészlete véges vagy folytonos, de többértékű. AZ ilyen típusú jelátvivő tag egy szabályozási kört könnyen instabillá tehet. Munkaponti linearizáció: Az állandósult állapotokat összerendelő statikus karakterisztikán az M munkapont környezetében kijelölhető egy olyan a teljes bemeneti jel értelmezési tartományánál szűkebb tartomány, ahol a statikus karakterisztika görbéje egyenessel közelíthető.

3 7. Mi a sorosan, párhuzamosan, és a visszacsatolt jelátvivő tagok eredője az operátoros vagy a körfrekvencia tartományban. s operátoros tartományban van felírva (s=jω) Sorba kapcsolt: Párhuzamosan kapcsolt: Visszacsatolt: 8. Részletesen rajzolja meg az egyhurkos szabályozási kör blokkvázlatát. Nevezze meg a szerveit és definiálja a feladatukat. Szervek feladata: Szabályozó: alapjel-képző szerv: előállítja az Yd alapértéknek megfelelő, az Ym ellenőrző jellel azonos értékkészletű és dimenziójú r alapjelet. Különbségi szerv: összehasonlítja az r alapjel és az Ym ellenőrző jel aktuális értékeit. A két jel különbsége az e rendelkező jel, amit gyakran hibajelnek is neveznek. Jelformáló szerv: biztosítja a visszacsatolt hurok stabilitását és az előírt minőségi paramétereit. A jelformáló szerv és így a szabályozó berendezés kimeneti jele az u végrehajtó jel: A jelformáló szervet kompenzáló tagnak nevezzük. Végrehajtó: beavatkozó szerv: szabályozott berendezés vagy technológia működését befolyásoló Um módosító jellemzőt az Ua beavatkozó jelnek megfelelő értékre állítsa. Végrehajtó szerv: működteti a beavatkozó szervet, és az u végrehajtó jelnek megfelelő pozícióba állítja. Szabályozott berendezés, technológia szakasz: ennek előírt működése az irányítás célja. Ha a zavaró jellemző hatását is figyelembe kell venni, akkor a jellemzéshez két jelátviteli blokk és egy összegző szükséges. Távadó: Érzékelő szerv: az y szabályozott jellemző értelmezési tartományát minél pontosabban leképzi az s érzékelt jel értelmezési tartományába. Jelátalakító szerv: nagyobb távolságra torzulásmentesen továbbítható és egyszerűen feldolgozható Ym ellenőrző jelé alakítsa az Ys érzékelt jelet.

4 9. Részletesen rajzolja meg az egyhurkos szabályozási kör blokkvázlatát. Nevezze meg a jellemzőit és a jeleit, írja be a betűkódjukat az ábra megfelelő helyére. Név dinamikus jel statikus jel angol megfelelő vezetőjel c command signal alapjel r R reference signal rendelkező jel e E error signal végrehajtó jel u U control signal módosító jellemző um UM manipulated variable beavatkozó jel ua UA action signal szabályozott jellemző y Y controlled variable érzékelt jel ys YS sensed signal ellenőrző jel ym YM measured signal alapérték yd YD desired value érzékelő jele ys YS sensed value zavarjel d D disturbance signal zavarjellemző w W disturbance variable 10. Adja meg a PT1 és a H jelátvivő tag átviteli függvényét, nevezze meg a tagokat és ábrázolja az átmeneti függvényeiket. PT1 arányos egytárolós tag H holtidős tag

5 11. Adja meg az 1 és a P jelátvivő tag átviteli függvényét, nevezze meg a tagokat és ábrázolja az átmeneti függvényeiket. I integráló P arányos, mert a bemenet K-szorosa a kimenet 12. Adja meg a PT2 és a D jelátvivő tag átviteli függvényét, nevezze meg a tagokat és ábrázolja az átmeneti függvényeiket. PT2 kéttárolós (két időállandós) tag, D differenciáló tag, D differenciálónak nincs látható ábrája

6 13. Adja meg a PT1 és a D jelátvivő tag differenciál egyenletét, nevezze meg a tagokat és ábrázolja Bode diagramon a körfrekvencia tartománybeli függvényeiket. PT1 egy időállandós tag, D differenciáló tag 14. Adja meg a PT2 és a P jelátvivő tag differenciál egyenletét, nevezze meg a tagokat és ábrázolja Bode diagramon a körfrekvencia tartománybeli függvényeiket. PT2 két időállandós tag P arányos tag

7 15. Adja meg a I és a H jelátvivő tag differenciál egyenletét, nevezze meg a tagokat és ábrázolja Bode diagramon a körfrekvencia tartománybeli függvényeiket. 16. Adja meg a párhuzamos P1 jelátvivő tag átviteli függvényét és ábrázolja az átmeneti függvényét. +-K 17. Adja meg a párhuzamos PPDT1 jelátvivő tag átviteli függvényét és ábrázolja az átmeneti függvényét!

8 18. Ábrázolja a párhuzamos P1 jelátvivő tag Bode diagramját és adja meg, hogy hol olvasható le a T I integrálási idő! 19. Rajzolja meg az egyhurkos szabályozási kör egyszerűsített blokkvázlatát, és adja meg a zárt szabályozási kör alapjel és zavar átviteli függvényeit. Név átviteli függvény angol megnevezés alapjel képző szerv reference input element jelformáló, kompenzáló control task, compensator végrehajtó actuator szakasz, folyamat zavar átvitel plant, process disturbance transfer function távadó transmitter

9 20. Rajzolja meg az egyhurkos szabályozási kör egyszerűsített blokkvázlatát, és adja meg a zárt szabályozási kör alap-, hibajel valamint a zavar, hibajel átviteli függvényeit. Alapjel átviteli függvény Alap-, hibajel átviteli függvény w=0 Zavar átviteli függvény w=0 Zavar, hibajel átviteli függvény r=0 r=0 21. Rajzolja meg az egyhurkos szabályozási kör egyszerűsített blokkvázlatát, és adja meg a felnyitott hurok átviteli függvényt, valamint definiálja szabályozási kör típusszámát. (kép 20. feladatban) A szabályozási kör típusszáma az i, ami az értékkövetési és értéktartási képességet határozza meg. i a nevező nulla értékű gyökeinek száma, p, q, r, s pedig az első és másodfokú tényezők számosságának indexei. i<0 differenciáló, i>0 integráló jelleg a hurokban, és ha i negatív, akkor A hurokban i lehet 0, 1, 2 (integráló hatások száma) van! A szabályozási körök osztályozása a típusszámuk alapján: Ha az i=0, akkor nulla rendű (típusú), ha az i=1, akkor első rendű (egyes típusú), ha az i=2, akkor másod rendű (kettes típusú) a szabályozási kör.