Irányítástechnika Elıadás

Átírás

1 Irányítástechnika 2 1. Elıadás Az irányítástechnika felosztása. Szabályozás, vezérlés összehasonlítása. Jel, szerv, tag, hatásvázlat, mőködési vázlat Irodalom - Petz Ernı: Bevezetı irányítástechnikai alapismeretek, Szilágyi Béla, Juhász Ferencné:Szabályozástechnika. Alapfogalmak Juhász Pál: Irányítástechnika II. Segédlet

2 Irányítástechnikai mechanizmusok Technológiai folyamatok irányításának mechanizmusai: információszerzés az irányított folyamatról: érzékelés, az információk feldolgozása: ítéletalkotás, az ítéletalkotás eredményétıl függı rendelkezés a beavatkozásra: rendelkezésadás, a folyamat módosított jellemzıinek a megváltoztatása azért, hogy az elıre megfogalmazott követelmények megvalósuljanak: beavatkozás.

3 Az irányítástechnika eszközei Az információ szerzés eszközei: érzékelı szervek (szenzorok); Az információ feldolgozás eszköze: szabályozó (controller); A szabályozási algoritmust realizálja: a beszerzett információk alapján kiszámítja, hogy milyen mértékő beavatkozás szükséges, és rendelkezik ennek végrehajtásáról. A beavatkozás feladatát ellátják: beavatkozó szervek (aktuátorok).

4 Az irányítástechnika felosztása Vezérlés nyitott hatáslánc Szabályozás zárt hatáslánc (szabályozott jellemzı visszacsatolása)

5 Vezérlés elemei Vezérlés mőködési vázlata

6 Szabályozás elemei Szabályozás mőködési vázlata Szabályozás hatásvázlata

7 Egyik elsı mőszaki szabályozó: a centrifugális regulátor James Watt és Matthew Boulton regulátora (1788) Gızgép fordulatszámát közel állandóan tartja széles terhelés-tartományban. Hasonló szerkezetet már a 17. században használtak szélmalom-ırlıkı sebesség és nyomás szabályozására. Alapja egy kúpinga. Irányítástechnikai szempontból arányos szabályozó. A szabályozástechnika egyik alapmőve: Maxwell, James Clerk (1868). On Governors. 16. Proceedings of the Royal Society of London. pp

8 Állásos szabályozás: Melegvíztároló hımérsékletszabályozása Szerkezeti vázlat

9 Hatásvázlat alapjel: az elıírt vízhımérséklet; módosított jellemzı: a tápfeszültség értéke; zavaró jelek: hidegvíz hımérséklete, hozama, külsı hımérséklet; szabályozott jellemzı: a tényleges vízhımérséklet.

10 Arányos szabályozás: Egyenáramú villanymotor fordulatszám szabályozása Szerkezeti vázlat

11 Mőködési vázlat A fordulatszám szabályozási rendszer mőködési vázlata és a szabályozó berendezés szervei és jelei

12 Hatásvázlat Az egyhurkos szabályozás hatásvázlata Egyenáramú motor automatikus fordulatszámszabályozásának hatásvázlata alapjel: az elıírt fordulatszám; módosított jellemzı: a kapocsfeszültség; zavaró jel: a terhelınyomaték; szabályozott jellemzı: a tényleges fordulatszám. a rendelkezı jel a hibával arányos; az arányos szabályozás esetén állandósult állapotban a hibajel nem lehet zérus.

13 Szakasz állapotegyenletei

14 Hatásvázlat

15 Integrálszabályozás: Szintszabályozás Szerkezeti vázlat

16 Hatásvázlat Szabad kiáramlású tartály, változó beáramló hozammal. alapjel: az elıírt szint; módosított jellemzı: a pótolt hozam; zavaró jel: a beáramló hozam; szabályozott jellemzı: a tényleges szint. integrálszabályozás esetén állandósult állapotban a hibajel mindig zérus.

17 Klasszikus PID szabályozás Minorsky (1922) Directional stability of automatically steered bodies, J. Am. Soc. Naval Eng., 34, p.284 a kormányosok tapasztalati eredményei alapján elıször fejlesztett ki PID szabályozást. Az USS New Mexico hajón kipróbált módszer ± 1.6 iránystabilitást biztosított, jobbat, mint amire a legtöbb kormányos képes volt. P arányos; I integráló; D differenciáló; Valós tag számlálójának foka nem lehet nagyobb a nevezınél. Soros alak: Általában τ 1 és τ 2 a szakasz két legnagyobb idıállandójával egyenlınek választjuk, T C -t kisebbnek.