Gyártórendszerek irányítási struktúrái

Átírás

1 GyRDin-10 p. 1/2 Gyártórendszerek Dinamikája Gyártórendszerek irányítási struktúrái Hangos Katalin Villamosmérnöki és Információs Rendszerek Tanszék

2 GyRDin-10 p. 2/2 Tartalom 1. Összetett rendszerek dinamikájának leírása jel-folyam ábrák sorosan és párhuzamosan kapcsolt részrendszerek több-bemenetű több-kimenetű rendszerek 2. Szabályozó struktúrák jellemzése egyszerű struktúrák (kaszkád, centrális felügyelő) elosztott szabályozó struktúrák

3 Összetett rendszerek dinamikájának leírása GyRDin-10 p. 3/2

4 GyRDin-10 p. 4/2 Diszkrét idejű diszkrét értékű jelek ismétlés Érték: pl. a munkadarabok száma a késztermék tárolóban (egész szám) érték... Mintavételi idő: egy óra idı

5 GyRDin-10 p. 5/2 Diszkrét idejű rendszerek - ismétlés Diszkrét idejű jelek en végez műveletet y = S[u] bemenetek ({u(0),u(1),...,u(k),...}) és kimenetek ({y(0),y(1),...,y(k),...}) állapot-változók ({x(0),x(1),...,x(k),...}) Bemenetek u(k) Gyártórendszer Kimenetek y(k) Állapotok x(k) 1. ábra. A rendszer jel-folyam ábrája

6 GyRDin-10 p. 6/2 A diszkrét idejű rendszerek leírásának fajtái - ismétlés Bemenet-kimenet leírás (matematikai modell) y(k) = H(u(k);y(k 1),u(k 1);y(k 2),u(k 2);...) Állapottér leírás x(k + 1) = F(x(k), u(k)) y(k) = G(x(k), u(k)) (allapot egyenlet) (kimenet egyenlet) adott x(0) kezdeti feltétellel és nemlineáris F állapot, valamint G kimeneti függvényekkel

7 GyRDin-10 p. 7/2 Diszkrét idejű rendszerek bemenet-kimenet modellje 1 Az időbeli eltolás operátorai előrefelé q, hátrafelé q 1 qu(k) = u(k + 1), q 1 u(k) = u(k 1) ahol {u(0),u(1),...,u(k),...} egy diszkrét idejű jel Többszörös alkalmazás (b 0 +b 1 q 1 +b 2 q 2 ) u(k) = b 0 u(k)+b 1 u(k 1)+b 2 u(k 2) = B(q 1 )u(k) ahol B(q 1 ) egy operátor-polinom (maga is operátor)

8 GyRDin-10 p. 8/2 Diszkrét idejű rendszerek bemenet-kimenet modellje 2 Legegyszerűbb eset: egy bemenet u egy kimenet y (SISO), lineáris, időinvariáns Bemenet-kimenet modell: diszkrét magasabbrendű differenciaegyenlet y(k)+a 1 y(k 1)+...a n y(k n) = b 0 u(k)+b 1 u(k 1)+...+b m u(k m) Operátor-polinomokkal A(q 1 )y(k) = B(q 1 )u(k) = y(k) = B(q 1 ) A(q 1 ) u(k) ez valóban y(k) = H(u(k);y(k 1),u(k 1);y(k 2),u(k 2);...) alakú A rendszer-operátor (pulzus-átviteli operátor): S = H(q 1 ) = B(q 1 ) A(q 1 )

9 GyRDin-10 p. 9/2 Több bemenetű több kimenetű rendszerek 1 Több bemenetű több kimenetű lineáris időinvariáns eset - általánosított változat y(k) = H(q 1 )u(k) ahol H(q 1 ) egy mátrix-értékű rendszer-operátor Jel-folyam ábrán u(k) bemenet S=H(q -1 ) Rendszer y(k) kimenet

10 GyRDin-10 p. 10/2 Összetett lineáris rendszerek 1 Soros kapcsolás H(q 1 ) = H 1 (q 1 ) H 2 (q 1 ) u(k) H 1 (q -1 ) y 1 (k)= =u 2 (k) H 2 (q -1 ) y 2 (k)

11 GyRDin-10 p. 11/2 Összetett lineáris rendszerek 2 Párhuzamos kapcsolás H(q 1 ) = H 1 (q 1 ) + H 2 (q 1 ) H 1 (q -1 ) u(k) y(k) H 2 (q -1 )

12 GyRDin-10 p. 12/2 Példa: Összetett gyártórendszer Füles edény gyártása u 1 (k)=n T1 (k) Nyers (max 1) Munkagép Kész (max 1) Kocsi 1 Kocsi 2 S1 Tál-gyr S3 Összeszerel-gyr y(k)=n T2 (k) u 2 (k)=n T3 (k) Nyers (max 1) Munkagép Kész (max 1) Kocsi 1 Kocsi 2 S2 Fül-pár-gyr

13 Szabályozó struktúrák jellemzése GyRDin-10 p. 13/2

14 GyRDin-10 p. 14/2 Visszacsatoló szabályozás jel-folyam ábrája - ism alapjel u Rendszer S y bemenet x : állapot kimenet állapot visszacsatolás kimenet visszacsatolás C Szabályozó r referencia jel

15 GyRDin-10 p. 15/2 Több bemenetű több kimenetű rendszerek 2 Szabályozás egy vagy több szabályozóval MIMO Szabályozó C SISO Szabályozó C 1 U(t) MIMO Rendszer S Y(t) U 1 (t) MIMO Rendszer S Y 1 (t) U 2 (t) Y 2 (t) SISO Szabályozó C 2

16 GyRDin-10 p. 16/2 Összetett szabályozórendszerek 1 Kaszkád szabályozás Referencia-jel SISO Szabályozó C 2 SISO Szabályozó C 1 u 1 (t) MIMO Rendszer S y 1 (t) y 2 (t)

17 GyRDin-10 p. 17/2 Példa: Összetett gyártórendszer szabályozása C1 Tál-szabályozó Nyers (max 1) Munkagép Kész (max 1) u 1 (k)=n T1 (k) Kocsi 1 Kocsi 2 S1 Tál-gyr S3 Összeszerel-gyr y(k)=n T2 (k) u 2 (k)=n T3 (k) Nyers (max 1) Munkagép Kész (max 1) Kocsi 1 Kocsi 2 S2 Fül-pár-gyr C2 Fül-pár-szabályozó C3 Összeszerelszabályozó

18 GyRDin-10 p. 18/2 Összetett szabályozórendszerek 2 Centrális szerkezetű elosztott szabályozórendszer Központi szabályozó Lokális szabályozó 1... Lokális szabályozó n Jellemzők központi (szerver) gép sokkal nagyobb kapacitású: felügyelő szabályozás, központi mérésadatgyűjtés és archiválás lokális szabályozók: pl. PID vagy PLC egységek csillag topológiájú hálózathoz illeszkedik

19 GyRDin-10 p. 19/2 Összetett szabályozórendszerek 3 "Demokratikus" szerkezetű elosztott szabályozórendszer HÁLÓZAT Lokális szabályozó 1 Lokális szabályozó 2... Lokális szabályozó n Jellemzők a kontrollerek bármilyen kapacitásúak lehetnek, nincs kitűntetett egység sín topológiájú adatszóró hálózathoz illeszkedik általában statikus csatornakiosztással és kis adatforgalommal

20 GyRDin-10 p. 20/2 Tábla (blackboard) szerkezet "Demokratikus" szerkezetű elosztott szabályozórendszerhez nagy adatforgalommal TÁBLA (közös adatok) Lokális szabályozó 1 Lokális szabályozó 2... Lokális szabályozó n

21 GyRDin-10 p. 21/2 Ágens rendszerek Ágensek KÖRNYEZET Érzélelés ÁGENS Reakció Speciális szoftver komponensek autonómok környezettel kommunikálnak reaktívak: érzékelik a környezetet és reagálnak

22 GyRDin-10 p. 22/2 Kommunikáció és kooperáció ágens rendszerekben Ágens rendszerek: ágens platformok központi szolgáltatásokkal platformok: kapcsolatban lévo ágenseket tartalmaznak fo platform: mindig aktív, beépített ágensekkel (pl.kommunikációra, felhasználói felület kiszolgálására) standard kommunikáció: ACL üzenetekkel