Gyártórendszerek Dinamikája. Irányítástechnikai alapfogalmak

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Gyártórendszerek Dinamikája. Irányítástechnikai alapfogalmak"

Nikolett Ida Kozmané
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 GyRDin-11 p. 1/19 Gyártórendszerek Dinamikája Irányítástechnikai alapfogalmak Werner Ágnes Villamosmérnöki és Információs Rendszerek Tanszék

2 GyRDin-11 p. 2/19 Tartalom 1. Az irányítási feladat irányítási cél, irányítórendszer visszacsatolás és bemenet-tervezés 2. Visszacsatoló szabályozók fajtái és jelei PID szabályozók 3. Operátori eljárások

3 Az irányítási feladat GyRDin-11 p. 3/19

4 GyRDin-11 p. 4/19 Tervezési és irányítási feladatok 2 (ism) Gyártósor szinten 3. Ütemezés rendszeres időközönként felhasználva a megrendeléseket, gyártási terveket és a gyártósor rendelkezésre állását gyártási ütemterv beszállítói megrendelések (nyersanyagok, félkész termékek)

Ütemezés rendszeres időközönként felhasználva a megrendeléseket,

5 GyRDin-11 p. 5/19 Tervezési és irányítási feladatok 3 (ism) Munkagép szinten 4. Irányítás, szabályozás új művelet(sor) megjelenésekor felhasználva az optimalitási kritériumokat: minőség, gazdaságosság (trade-off!) idő-program műveletekre és paraméterekre Minden szinten 5. Ellenőrzés, diagnosztika rendszeres időközönként és új objektum felbukkanásakor lokálisan (az adott szinten) globálisan: termék szinten üzemrész gazdaságos működése szintjén

gazdaságosság (trade-off!) idő-program műveletekre és paraméterekre Minden szinten 5.

6 GyRDin-11 p. 6/19 Rendszerek ismétlés Rendszer (S): jelek en végez műveletet y = S[u] bemenetek (u) és kimenetek (y) állapot-változók (x) SYSTEM u(t) inputs S states x(t) y(t) outputs A rendszer jel-folyam ábrája

7 GyRDin-11 p. 7/19 Irányítás általános problémakitűzés Adott a rendszermodell (paraméterekkel együtt) irányítási cél Kiszámítandó az a bemeneti időfüggvény amellyel elérhető az irányítási cél Tipikus irányítási célok: stabilizálás (szabályozás) zavarelnyomás optimális irányítás (legrövidebb idő alatt, legkisebb energia-befektetéssel, stb.)

együtt) irányítási cél Kiszámítandó az a bemeneti időfüggvény amellyel elérhető az

8 Visszacsatoló szabályozók GyRDin-11 p. 8/19

9 GyRDin-11 p. 9/19 Visszacsatoló szabályozás jel-folyam ábrája alapjel u Rendszer S y bemenet x : állapot kimenet állapot visszacsatolás kimenet visszacsatolás C Szabályozó r referencia jel

10 GyRDin-11 p. 10/19 Visszacsatolások típusai állapot-visszacsatolás, ahol a bemenet csak az állapotoktól függ, azaz u = F(x) kimenet-visszacsatolás, ahol a bemenet csak a kimenetektől függ, azaz u = F(y) statikus visszacsatolás, mikor az F függvény statikus, lineáris statikus visszacsatolás, mikor az F függvény lineáris és statikus, teljes állapot-visszacsatolás, mikor a bemenet az állapotvektor minden elemétől függ.

= F(x) kimenet-visszacsatolás, ahol a bemenet csak a kimenetektől függ, azaz u = F(y) statikus

11 GyRDin-11 p. 11/19 Egyszerűbb gyártórendszer példa Tároló 1 (nyers, n db) Munkagép (1 darab) Tároló 2 (kész, n db) Nyers (1 db) Kész (1 db) Kocsi 1 (1 darab) Kocsi 2 (1 darab) Tároló 1 (max n) Munkagép Tároló 2 (max n) Nyers (max 1) Kész (max 1) Kocsi 1 Kocsi 2 Bemenet: nyersanyag munkadarabok száma "Tároló 1"-en, n T1 Kimenet: késztermék munkadarabok száma "Tároló 2"-en, n T2 Állapotok: munkadarabok száma a "Nyers" és "Kész" tárolókon n N,n K

db) Kész (1 db) Kocsi 1 (1 darab) Kocsi 2 (1 darab) Tároló 1 (max n) Munkagép Tároló 2 (max n) Nyers (max 1)

12 GyRDin-11 p. 12/19 Egyszerűbb gyártórendszer szabályozás Szabályozási cél: 10 percenként egy tál készüljön el (mintavételi idő 10 perc) Kimenet visszacsatolásos szabályozó Tároló 1 (max n) Nyers (max 1) Munkagép Kész (max 1) Tároló 2 (max n) Kocsi 1 Kocsi 2 Gyártórendszer HA n T2 (k)<r(k) AKKOR n T1 (k+1):=n T1 (k)+1 Szabályozó

tál készüljön el (mintavételi idő 10 perc) Kimenet visszacsatolásos szabályozó

13 GyRDin-11 p. 13/19 Egy bemenetű egy kimenetű (SISO) szabályozók Egy rendszer bemenet kiszámítása egy rendszer kimenet visszacsatolásával Jelek: szabályozott jellemző (rendszer kimenet): y(t) referencia jel : r(t) beavatkozó változó (rendszer bemenet): u(t) Leggyakrabban: PID szabályozó u(t) = C P (y(t) r(t)) + C I t Dinamikus kimenet visszacsatolás 0 (y(τ) r(τ))dτ + C D d(y(t) r(t)) dt Szervo-szabályozás: az r(t) referencia jel időfüggő

visszacsatolásával Jelek: szabályozott jellemző (rendszer kimenet): y(t) referencia jel : r(t) beavatkozó

14 Operátori eljárások GyRDin-11 p. 14/19

15 GyRDin-11 p. 15/19 Operátori eljárások Diszkrét, soros és párhuzamos lépéseket is tartalmazó vezérlési műveletek Fajtái: indítási, leállítási, üzemmód-váltási biztonsági szabályozási Elemei: diszkrét lépések

16 GyRDin-11 p. 16/19 Egy egyszerű operátori eljárás VA LI NOT TA empty START Operator Close VA [VA is open] Close VA TA VB [elapsed_time > 20] [VA closed] [VA is failed to closed orelse VA opened] Procedure Empty the tank TA for maintenance ALARM Timeout VA closed Failed ALARM Steps: 1. Close valve VA 2. Open valve VB 3. Check level decreasing in every 30 timestep (i.e. wait for emptying) 4. If tank TA is empty, close valve VB * If anything goes wrong ring an ALARM [VB closed] Open VB [elapsed_time > 20] ALARM Timeout Open VB [VB is open] VB opened [VB is failed to opened orelse VB closed] Failed ALARM NOT TA empty Do nothing (wait) Wait for emptying [elapsed_time > 250] [TA empty] [NOT level decreasing] ALARM Timeout TA empty Failed Wait for emptying VB is open

Empty the tank TA for maintenance ALARM Timeout VA closed Failed ALARM Steps: 1. Close valve VA 2. Open valve VB 3. Check level decreasing in every 30 timestep (i.e. wait for emptying) 4.

17 GyRDin-11 p. 17/19 Garázskapu példa p autobe p gombvar p elveszvar p beenged t gomb t jegyki t sorfel t sorle p autovar p gombbe p jegyelvesz p autogarazsba

18 Garázskapu operátori eljárással GyRDin-11 p. 18/19

19 GyRDin-11 p. 19/19 Edény gyártórendszer példa Milyen operátori eljárással lehetne folyamatosan edényeket gyártani? Adjunk példát kimenet és állapot visszacsatolásos szabályozóra! Tároló 1 (nyers tál, n db) Munkagép 1 (tál, 1 darab) Tároló 3 (kész edény, n db) Nyers (1 db) Kész (1 db) Tároló 2 (nyers fül, 2n db) Munkagép 2 (fül, 1 darab) Nyers (1 db) Kész (1 db) Munkagép 3 (edény, 1 darab) Nyers (3 db) Kész (1 db) Kocsi (1 darab)

Adjunk példát kimenet és állapot visszacsatolásos szabályozóra!

Hasonló dokumentumok

LTI Rendszerek Dinamikus Analízise és Szabályozásának Alapjai

Diszkrét és hibrid diagnosztikai és irányítórendszerek LTI Rendszerek Dinamikus Analízise és Szabályozásának Alapjai Hangos Katalin Közlekedésautomatika Tanszék Rendszer- és Irányításelméleti Kutató Laboratórium