Zavaró jellemző. beavatkozás módosított jellemző. Érzékelő és átalakító

Átírás

1 SZBÁLYOZÁSECHNK - Szabályozás: - az iányíásnak az a fomája, amiko folyamaosan vagy időközönkén, de legalább egysze visszajelzés kapunk a folyama állapoáól. - szabályozás zá haáslánc jellemzi. - Zá haásláncban: - a huok bámely jelének megválozása ugyanaa a jele visszaha. Zavaó jellemző nyag / enegiaáamlás alapjel Szabályozó beendezés beavakozás módosío jellemző Szabályozo folyama ellenőző jel (villamos mennyiség) Ézékelő és áalakíó szabályozo jellemző (nem villamos mennyiség) - Működési elve a negaív visszacsaoláson alapszik. - Jellemzője: - minél eősebb a visszacsaolás, annál sabilabb a működés. - a folyamaa öénő haásgyakolás előjele bámiko megválozha annak édekében, hogy az alapjelnek megfelelő szinen asa a folyamao. szabályozási kö észei - kácsak a vezélésnél, a szabályozásnál is a különböző észfeladaoka elláó elemeke és elemcsopooka szeveknek nevezzük. - vezéléshez képes leginkább a endelkező szev módosul. ENERG lapjel képző alapjel Különbség képző Rendelkezőjel (hibajel) Eősíő Beavakozójel Beavakozó Módosío jellemző Szabályozo beendezés Rendelkező szev Ellenőző jel SZBÁLYOZÓ BERENDEZÉS Ézékelő és áalakíó Szabályozo jellemző FOLYM - a különbségképző szev gyakoi jelölési módja: alapjel hibajel Ellenőző jel

2 Új fogalmak - alapjel: - a szabályozo jellemző ééké meghaáozó és képviselő jel. Villamos szabályozásnál endszein egyenfeszülség vagy áam. (0 ± 0V; 4 0m) neumaikus szabályozásnál 0, ba. Ééké endszein előe megadjuk. - Ké fomája van: o Beállíójel, amiko az alapéék üzemszeűen állandó, a szabályozás pedig éékaó. o Vezeőjel, ééke válozahaó a kíván szabályozási haásnak megfelelően. - lapjelképző szev: feladaa az alapjel előállíása. o klasszikus szabályozónál: - fesz. sabilizáo, csava, ugó, sb. -> beállíójel o emoszá, poenciomée, ikefém; -> vezeőjel o koszeű szabályozónál: mikopocesszo, mikokonolle, folyamaiányíó számíógép - Ellenőző jel: az ézékelő és áalakíó szev kimenő jele, amely a szabályozo jellemzővel aányos villamos mennyiség. - Különbségképző szev: feladaa az alapjel és az ellenőző jel összehasonlíása és a különbséggel aányos és előjelű endelkező jel előállíása. Ez nevezzük hibajelnek. Egyszeű villamos szabályozókban Wheasone híddal művelei eősíővel vagy kompaáoal megvalósíhaó. Nem villamos szabályozóknál: kékaú emelő, membán, diffeenciálmű végzi ez a feladao. ÉLD: villamos moo fodulaszám szabályozása +0V L L L3 lapjel a 0-0V hibajel ERŐSÍŐ szev Beavakozó jel MOOR Szeszámgép főengely Ellenőző jel ( G) G SZBÁLYOZÓ BERENDEZÉS Mechanikai ehelés - G achogeneáo: - egyenáamú geneáo; kimenei feszülsége aányos a fodulaszámmal. G 0V 5V - a achogeneáo névleges feszülségééke a gyáó álal megado éék; - - l. n 000fod/min; G 5V n [fod/pec]

3 Működés:. Feléelezzük, hogy az akajuk, hogy a főengely 500fod/pec állandó fodulaszámon működjön. Ennek megfelelően válaszjuk az alapjele: a,5v. hibajel kezdeben: ε a G > 0, az eedményezi, hogy az eősíő növeli a beavakozó jele. G növekszik.. Egy ado pillanaban: G >,5V; ε a G < 0; az eősíő csökkeni a beavakozó jele, amíg az egyensúlyi helyze be nem áll: ε Feléelezzük, hogy növekszik a mechanikai ehelés a moo engelyén; G csökken; ε a G > 0; a beavakozó növeli a fodulaszámo, míg úja el nem éi a beállío ééke. 4. Ha csökken a ehelés: G nő; ε a G < 0; az beavakozó csökkeni a fodulaszámo. 5. Ha növelni akajuk a fodulaszámo, növeljük az alapjele; a növekszik; ε a G > 0; az eősíő növeli a beavakozó jele, ameddig a kíván fodulaszám be nem áll. (ε 0). 6. Ha csökkeneni akajuk a fodulaszámo, csökkenjük az alapjele; a csökken; ε a G < 0; az eősíő csökkeni a beavakozó jele, ameddig a kíván fodulaszámo el nem éi. (ε 0). szabályozások oszályozása. a endelkezés léejöe alapján: a. kézi, b. önműködő c. villamos d. pneumaikus e. segédenegia nélküli. az alapjel időbeli lefolyása szein: a. éékaó: - alapjele állandó. Feladaa, hogy a zavaó haások ellenée az előí alapjelnek megfelelő szinen asa a szabályozo jellemző. b. Köveő szabályozás: - az alapjel időben válozik. Feladaa: az alapjelnek megfelelően válozassa a szabályozo jellemző is. c. ányszabályozások: - ké vagy öbb jellemző aányá aja állandó ééken, amiko az egyik vélelenszeűen válozik. l. a gépjámű üzemanyag és levegő keveékének aányá szabályozó beendezés. Szevoszabályozók. d. Meneendi szabályozás: - az alapjel az idő függvényében előe meghaáozo módon válozik. l. a hőkezelő kemence hőfokszabályozása. 3. a haáslánc jeleinek folyonossága szein: a. folyonos: - analóg jelű szabályozók. l. fodulaszám szabályozás. b. Nem folyonos: - ha a haáslánc valamely ponján diszké (nem folyonos) jel jelenik meg. l. emoszáos hőmésékleszabályozó. Kéállású szabályozó. f fűőszál lapjel állíás Bimeál lemez 30V ~ éinkezők szabályozó

4 c. Digiális szabályozó: - a koszeű szabályozásechnika alapjá képezi. /D, D/ áalakíók segíségével valósíják meg a kapcsolao az analóg jellemzőkkel. Mikopocesszoos, mikokonollees szabályozók. ogamozo módon működnek. 4. a szabályozás folyamaossága szein: a. folyamaos működésű: - a haáslánc aósan zá. l. fodulaszám szabályozás b. időszakos működésű: a haáslánc csak időnkén, endszein peiodikusan záódik. Minavéeles szabályozás; a digiális szabályozás alapja. Egy azon inelligens szabályozó, öbb folyamao is ud iányíani. 5. a endsze szekezee alapján: a. egyhukos: - egyelen szabályozo jellemző és egyelen beavakozó jel van. Szab. Ézékelő F O L Y M b. öbbhukos: - kaszkád szabályozás Szab.. Ézékelő. Szab.. Ézékelő F O L Y M

5 Szabályozások vizsgálaa szabályozási ag fogalma - Szevek fizikai alkoóelemek; mindegyike jól meghaáozo feladao lá el. l. ézékelés, eősíés, beavakozás, sb. - G fogalmának bevezeésével a szabályozó egyes észeinek jelávieli ulajdonságai vizsgáljuk. - kimenő és a bemenő jel közöi maemaikai kapcsolao fejezi ki. bemenő jel x() G kimenő jel y() - a kimenei jel nem ha vissza a bemenee - z áviel lehe: - lineáis - nem lineáis - ag legfonosabb jellemzői: - ávieli ényező - - időállandó, τ - egy endsze álalános viselkedésé, így a agé is n-ed endű diffeenciálegyenle íja le. n d y( ) dy( ) dx( ) y( ) [ τ n n n + x( )] - az egyenle megoldása idő- és fekvenciaaománybeli viselkedése ad válasz, valamin meghaáozhaók az,, τ mennyiségek is. - viselkedésüke ekinve a agoka háom csopoa oszhajuk: - aányos ag: - jele ; jellemzői: p ; p - inegáló ag: - jele: ; jellemzői: ; - diffeenciáló ag: jele: D; jellemzői: D, D. Haásvázla - szabályozási kö olyan jelképes ajza, amelyben a agok közöi kapcsolaoka és jeleke üneik fel. Rendszein beleajzoljuk a agok kimenő jeleinek időbeli válozásá a bemenő jel haásáa. - agok közöi kapcsolaok: X Y X Soos kapcsola Y Y X X Y Y3 Y 3 Y + Y X + X Y Y 3 ( + )X áhuzamos kapcsola X ± X ±Y X Y X Y Y X ± Visszacsaolás

6 Vizsgáló jelek ) DRC impulzus: f() δ() - elmélei jel: nulla időaamú, végelen ampliúdójú, egységnyi eüleű impulzus. δ() ) Egységugás függvény 0 f() { 0; ha < 0 () ; ha > ha egy ag bemeneée Diac impulzus adunk, akko a kimenő jele súlyfüggvénynek hívjuk. - ha a ag bemeneée egységugás függvény adunk, akko ámenei függvény kapunk. 3) Egységsebesség függvény f() f() () α; ha > 0 f() 0 ha < 0 0 α 4) Egységgyosulás függvény f() f() ½ (); ha > 0 f() 0 ha < 0 0 ányos ag () Enegiaáoló nélküli aányos ag. - egyenlee nem aalmaz diffeenciál elemeke csak a szabad ago. X Y X Y - a beavakozó jel késedelem nélkül, egyenesen aányosan kövei a endelkező jele. - ámenei függvénye: Y X - ávieli ényező: Y X X Y 0 Y α éldák: - emelőka, - külső gejeszésű moo vagy geneáo 0 X

7 - a szabályozókban negaív visszacsaolású eősíővel valósíhaó meg. X -- ε βy 0 β Y ε X β Y Y 0 ε 0 X 0 β Y Y( + β 0 ) 0 X - művelei eősíővel megvalósíva: Y 0 X + β 0 β állandó R R - R R + 0 negaív visszacsaolásnak köszönheően a zavaó jel haásáa a szabályozó nem veszíi el egyensúlyi állapoá, hanem a szabályozo jellemző új, véges ééke vesz fel. Sok eseben ez háány jelen és nem is mindig sikeül megvalósíani. - a feszülségoszó is aányos agnak ekinheő k b R R + R Egyáolós aányos ag szabályozási köben a jelek megválozása a legöbb eseben enegiaválozással vagy anyagáamlással já. Ezek a válozások viszon nem mehenek végbe egyik pillanaól a másika, így a jeleknek időkésésük van. l. a nyugalomban lévő es ömegének eheelenségének köszönheően az ugásszeűen áhaó eő haásáa nem udja sebességé ugásszeűen megválozani. dőe van szüksége, míg úja egyensúlyi helyzebe keül és egyenes vonalú egyenlees mozgás fog végezni. R C jωc R+ + jωc ; jωrc RC

8 - láhaó, hogy az egyébkén időbeli folyama fekvenciafüggő lesz. - fekvenciaaománybeli ávieli függvénye: Y( s ) ; ahol és s jω + s - ámenei függvénye: ( e 0 ) 0 0 Kéáolós ag - ké egyáolós ag soos kapcsolaából számazahajuk, ahol - (soos ag ávieli ényezője összeszozódik) és R C ; R C Lengő ag - diffeenciál egyenlee: d k( ) d k( ) + ( + ) + d( y ) - a bemenő jel ugásszeű válozása sok eseben a kimenő jel belengéséhez veze. - a jelensége a endsze egymásól függelen enegiaáolóik jelenlée okozza. - főleg az ámenei állapoo jellemzi - a szabályozó sabiliásának köszönheően övid időn belül megszűnik, és egyensúlyi helyzebe keül. + + jω( R C jωr C + R C + jωr C ) ω R C R C ( ) - Laplace anszfomáció szeini ávieli függvénye: Y( s ) ;ahol : s + ( + ) s+ b Holidős ag - a jel véges ejedési sebessége okozza, - a kimenő jel szinén ugásszeűen válozik, de a bemenee csak a holidő elele uán kövei. H 0 () Y 0 H 0

9 negáló ag () - a kimenő jel a bemenő jel inegáljával aányos azaz a kimeni jel lineáisan válozik ha a bemenei jel állandó. - a ago leíó diffeenciálegyenle: - inegálási időállandó; ávieli ényező - ávieli ényező: Y ;ha X - jelölések: dy( ) x( ) - ámenei függvénye: y( ) x( ) ( ) ( 0 ) 0 - Fekvenciaaománybeli ámenei függvénye: Y( s ) s - Gyakolai megvalósíás művelei eősíővel: - ahol s jω Jelávieli ulajdonságai: Egységugás jelből lineáis jel, Négyszögjelből háomszögjel, Szinusz jelből koszinuszosan válozó jel 90º-os késéssel.

10 Jeláviel: Kövekezeések: z inegáló ag igyekszik a hielen megjelenő bemenei válozásoka lassíani; kimenő jel állandó ééke (állandósul állapo) csak akko ud kialakulni, amiko a bemeni mennyiség: x() 0; Negaív haás kiváló zavaó ényező haása nem jelenik meg a kimenen. Diffeenciáló ag (D) kimenő jel a bemenő jel diffeenciáljával aányos; Csak az állapoválozások idejée ad jele; Gyakolaban csak aányos aggal együ éelmezheő, me egységugás függvénye ado válasza a Diac impulzus lenne. Diffeenciálegyenlee: dx( ) y( ) D D Ávieli ényezője: Y D ; X Ámeni függvénye: y( dx( ) ( ) ) D D D D 0 Fekvenciaaománybeli ávieli függvénye: Y(s) D D s Jelölése: vagy Megvalósíása művelei eősíővel: d d R C R D

11 Jelávieli ulajdonságai: Egységugás jele űimpulzus, Háomszögjelből négyszögjel, Szinusz jelből koszinuszosan válozó jel (+90º). Jeláviel: Kövekezeések: gyekszik a lassú válozásoka gyosíani, Csak az ámenei állapookban feji ki haásá, Állandó éékű bemenei mennyiség melle kimenee nulla. Összee szabályozók Cél: az opimális szabályozás eléése. Köveelmények: sabiliás, bemenő jel válozásáa övid időn belül úja sabil állapoba keüljön, nagy huokeősíés, de ne omoljon a sabiliás. Megvalósíás: a agok opimális paaméeeinek megválaszása, ávieli függvények opimalizálása, z eljáás kompenzálásnak nevezzük. kompenzálási haás szein pedig:,, D,, D és D szabályozók szabályozó Egyesíi a popocionális és inegáló agok haásai, és agok páhuzamos kapcsolásával valósíhaó meg.

12 Ámenei függvénye egyesíi a agok haásai: z aányos ag a gyosaságo, az inegáló ag a ponosságo bizosíja ag kompenzációja a kompenzáció mééké az X aányossági aománnyal adják meg: X 00% a bemenőjel x x a x e válozási aománya hány százaléká képezi a kimenő jelnek. D szabályozó Válasza az egységsebesség függvénye:

13 D a diffeenciálási idő, Ennyi idővel hamaabb éi el a kimen a kíván ééke, vagyis minha ennyi idővel hamaabb kezdődö volna a haás. Megvalósíás művelei eősíővel: Rk ;D R C R - p popocionális ag ávieli ényező - D diffeenciálási idő Y( s ) - Y(s) ávieli függvény D szabályozó ki (+ a e Rk ( R D s ) + R C d ) ( + D d ) Egyesíi a háom alapípus ulajdonságai egy szabályozón belül. Művelei eősíővel: ki a e Rk ( R + R C k k d + R C ) ( + + D d )

14 Rk ; RkCk ;D R C R - p popocionális ag ávieli ényező - D diffeenciálási idő - inegálási idő Y( s ) (+ + Ds ) s - Y(s) ávieli függvény D szabályozó gyakolai megvalósíása