Az irányítástechnika alapfogalmai Irányítástechnika MI BSc 1

Átírás

1 Az irányítástechnika alapfogalmai

2 Irányítás fogalma irányítástechnika: önműködő irányítás törvényeivel és gyakorlati megvalósításával foglakozó műszaki tudomány irányítás: olyan művelet, amely valamely műszaki folyamatba annak elindítása, fenntartása, tervszerű lefolyásának biztosítása, megváltoztatása, leállítása érdekében beavatkozik irányítás történhet kézi módon automatikus módon Alapfogalmak/2

3 Irányítási folyamat elemei Érzékelés, információszerzés Ítéletalkotás, beavatkozás-terv. Beavatkozás, végrehajtás anyag energia információ Irányítandó folyamat Alapfogalmak/3

4 Irányítási folyamat elemei Irányítandó folyamat tartály, vezetékek Érzékelés, információszerzés: vízszint meghatározása Ítéletalkotás, beavatkozás-tervezés: összehasonlítás az előírt értékkel beavatkozási pont kiválasztása Beavatkozás, végrehajtás szelep működtetése Alapfogalmak/4

5 Jelek Jelhordozó: minden mérhető fizikai/kémiai állapothatározó Jellemzők: azok a jelhordozók, amelyek az irányított folyamat állapotát jellemzik vagy befolyásolják Jel: valamely állapothatározó minden olyan értéke vagy értékváltozása, amely egy egyértelműen hozzárendelt információ szerzésére, továbbítására vagy tárolására alkalmas Hatás: az irányítási lánc elemein végighaladó jelek Alapfogalmak/5

6 Jelek osztályozása értékkészlet szerint: - folytonos - diszkrét (szakaszos) időbeli lefolyás szerint: - folyamatos - diszkrét (szaggatott) meghatározottság szerint: - determinisztikus - sztochasztikus megjelenési forma szerint: - analóg - digitális Alapfogalmak/6

7 Jelek osztályozása folyamatos időbeli lefolyás szerint mintázott f(t) f(t) értékkészlet szerint folytonos diszkrét f(t) t f(t) t f(t) t t t Alapfogalmak/7

8 Irányítási rendszer részei és leírása irányítási rendszer: - irányított rendszer - irányító rendszer hatáslánc: irányítási rendszernek az irányítás hatását közvetítő sorozata irányítási rendszer leírása: szerkezeti vázlat: irányítási szempontból lényeges részek kiemelése szimbólumokkal működési vázlat: szerkezeti részek megjelenítése geometriai elemekkel hatásvázlat: elvi ábrázolás, a jelet módosító elemek jelennek meg geometria jelképekkel ábrázolva Alapfogalmak/8

9 Irányítási rendszer részei és leírása Szerkezeti vázlat Alapfogalmak/9

10 Irányítási rendszer részei és leírása Működési vázlat Mérőeszköz Folyamatirányító számítógép Irányítandó folyamat (tartály) Beavatkozó (szelep) Alapfogalmak/10

11 Irányítási rendszer részei és leírása Hatásvázlat + - Szabályzó Folyamat Mérőeszköz Alapfogalmak/11

12 Irányítási rendszer részei és leírása irányítási rendszer szerkezeti részei: készülék: szerkezetileg körülhatárolt, önálló technológiai egység, melynek irányítási feladata van szerv: részfeladatok önálló ellátása elem: irányítástechnikai szempontból tovább nem bontható egység jelvivő vezeték: jelek továbbítására alkalmas összeköttetés Alapfogalmak/12

13 Irányítási rendszer részei és leírása Hatásvázlat részei: tag: az irányítási rendszer jelformáló tulajdonságú eleme irányított szakasz: az irányított objektumot leíró tag szabályzó: az irányítás feladatot ellátó tag hatásirány: a jelnek a tagokon való áthaladási iránya, egyirányúság, visszahatás-mentesség bemenő jel: tagot működésre késztető, tőle független jel kimenő jel: a tag működése folyamán kialakuló jel Alapfogalmak/13

14 Irányítási rendszer részei és leírása Hatásvázlat bemenő jel kimenő jel bemenő jel + - Szabályzó Szakasz Alapfogalmak/14

15 Irányítási rendszer részei és leírása hatásvázlat leírása: tömbvázlat: gráf, csúcsokon a tagok, élek a jelek + Szabályzó Szakasz - jel-folyam gráf: csúcsokon a jelek, élek a tagok +1 Szabályzó Szakasz -1 Alapfogalmak/15

16 Irányítástechnika felosztása irányítás vezérlés szabályozás kézi önműködő kézi önműködő Alapfogalmak/16

17 Irányítástechnika felosztása vezérlés szabályozás vezérlő szabályzó Alapfogalmak/17

18 vezérlés Vezérlés hatáslánca anyag energia információ vezérlő berendezés beavatkozó szerv technológiai folyamat + zavarás érzékelő Alapfogalmak/18

19 Szabályzás hatáslánca szabályzás anyag energia információ szabályzó berendezés beavatkozó jel beavatkozó szerv módosított jellemző technológiai folyamat + zavarás rendelkező jel hiba jel + - előírt érték alapjel ellenőrző jel érzékelő szabályzott jellemző Alapfogalmak/19

20 Irányítástechnika felosztása zavaró jellemző irányított jellemző irányítási szervek működési sajátosságok mindig stabil vezérlés néhány, előre ismert zavarás kompenzálása ha nincs ismeretlen zavarás, akkor mindig az előírt értéken pontosan ismerni kell minden elemet szabályozás minden zavarás kompenzálása van eltérés, ez működteti a rendszert nem kell a pontos ismeret lehet instabil (labilis) is Alapfogalmak/20

21 Irányítástechnika felosztása zavaró jellemző irányított jellemző irányítási szervek működési sajátosságok mindig stabil vezérlés néhány, előre ismert zavarás kompenzálása ha nincs ismeretlen zavarás, akkor mindig az előírt értéken pontosan ismerni kell minden elemet szabályozás minden zavarás kompenzálása van eltérés, ez működteti a rendszert nem kell a pontos ismeret lehet instabil (labilis) is Alapfogalmak/21

22 Irányítástechnika felosztása zavaró jellemző irányított jellemző irányítási szervek működési sajátosságok mindig stabil vezérlés néhány, előre ismert zavarás kompenzálása ha nincs ismeretlen zavarás, akkor mindig az előírt értéken pontosan ismerni kell minden elemet szabályozás minden zavarás kompenzálása van eltérés, ez működteti a rendszert nem kell a pontos ismeret lehet instabil (labilis) is Alapfogalmak/22

23 Irányítástechnika felosztása zavaró jellemző irányított jellemző irányítási szervek működési sajátosságok mindig stabil vezérlés néhány, előre ismert zavarás kompenzálása ha nincs ismeretlen zavarás, akkor mindig az előírt értéken pontosan ismerni kell minden elemet szabályozás minden zavarás kompenzálása van eltérés, ez működteti a rendszert nem kell a pontos ismeret lehet instabil (labilis) is Alapfogalmak/23

24 Egy kis történelem első ipari alkalmazás Texaco, Port Artur, Texas, 1959 március polimerizációs egység 26 áramlás szabályzókör 72 hőmérséklet szabályzókör 3 nyomás szabályzókör 3 összetétel szabályzókör megbízhatóság: óránként CPU hiba Alapfogalmak/24

25 Egy kis történelem operator-guide struktúra számítógép feladata a beadagolások és a recirkulációk optimalizálása Alapfogalmak/25

26 Egy kis történelem set-point control Folyamat Analóg szabályzó alapjel rendszer fő feladatai: optimalizáció ütemezés folyamat dokumentálás a mintavételezett rendszerek elméletének kifejlődésének kezdete Számítógép Operátori display Operátor Alapfogalmak/26

27 Egy kis történelem direct digital control (DDC) 1962 ICI, Anglia 224 változó mérése 129 szelep működtetése Folyamat Számítógép Operátori display Operátor Alapfogalmak/27

28 Egy kis történelem Miniszámítógépek integrált áramkörök megjelenése (1967) növekszik a gyorsaság (2 µs összeadás, 8 µs szorzás) növekszik a megbízhatóság (20000 óra) csökken a méret csökken az ár memória kszó beépített folyamatperifériák megjelenése Alapfogalmak/28

29 Egy kis történelem VLSI technológia megjelenése (1972) mikroprocesszor korszak kezdete lehetővé válik bármilyen műszerbe, berendezésbe történő beépítés önhangoló, adaptív szabályzók megjelenése Alapfogalmak/29

30 Egy kis történelem Folyamatirányító számítógépek elosztott rendszerek könyebb bővíthetőség nagyobb megbízhatóság PC Process Bus Folyamat szg. Vezérlő terem Folyamat szg. I O I O I O I O Mérnöki munkaáll. Helyi operátor LAN Process Bus Folyamat Alapfogalmak/30