Irányítástechnika 2. Levelező tagozat. 1. Előadás

Hasonló dokumentumok
Ipari folyamatirányítás

Irányítástechnika Elıadás

Az irányítástechnika alapfogalmai Irányítástechnika MI BSc 1

Az irányítástechnika alapfogalmai

Történeti Áttekintés

Irányítástechnika 2. előadás

Irányítástechnika 12. évfolyam

Szabályozás Irányítástechnika PE MIK MI BSc 1

DINAMIKAI VIZSGÁLAT OPERÁTOROS TARTOMÁNYBAN Dr. Aradi Petra, Dr. Niedermayer Péter: Rendszertechnika segédlet 1

IRÁNYÍTÁSTECHNIKAI ALAPOK. Erdei István Grundfos South East Europe Kft.

Irányítástechnika II. előadásvázlat

Irányítástechnika Elıadás. Zárt szabályozási körök stabilitása

Mechatronika alapjai órai jegyzet

Számítógépes gyakorlat MATLAB, Control System Toolbox

Segédlet a gyakorlati tananyaghoz GEVAU141B, GEVAU188B c. tantárgyakból

Irányítástechnika GÁSPÁR PÉTER. Prof. BOKOR JÓZSEF útmutatásai alapján

ÍRÁSBELI FELADAT MEGOLDÁSA

Építőelemek összessége (eszköz, berendezés, módszer, művelet), mellyel az irányító berendezések megtervezhetők.

MECHATRONIKA Mechatronika alapképzési szak (BSc) záróvizsga kérdései. (Javítás dátuma: )

FOLYAMATIRÁNYÍTÁSI RENDSZEREK

Irányítástechnika GÁSPÁR PÉTER. Prof. BOKOR JÓZSEF útmutatásai alapján

Szakképesítés: Automatikai technikus Szóbeli vizsgatevékenység A vizsgafeladat megnevezése: Irányítástechnikai alapok, gyártórendszerek

Gépészeti rendszertechnika (NGB_KV002_1)

Hurokegyenlet alakja, ha az áram irányával megegyező feszültségeséseket tekintjük pozitívnak:

Tartalom. Soros kompenzátor tervezése 1. Tervezési célok 2. Tervezés felnyitott hurokban 3. Elemzés zárt hurokban 4. Demonstrációs példák

Számítógépes gyakorlat Irányítási rendszerek szintézise

Márkus Zsolt Tulajdonságok, jelleggörbék, stb BMF -

Irányítástechnika alapvetı célja

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK II. 5. DC MOTOROK SZABÁLYOZÁS FORDULATSZÁM- SZABÁLYOZÁS

1. Az automatizálás célja, és irányított berendezés, technológia blokkvázlata.

Számítógépvezérelt irányítás és szabályozás elmélete (Bevezetés a rendszer- és irányításelméletbe, Computer Controlled Systems) 7.

Bevezetés az állapottér-elméletbe Dinamikus rendszerek állapottér reprezentációi

Irányítástechnika GÁSPÁR PÉTER. Prof. BOKOR JÓZSEF útmutatásai alapján

Irányítástechnika (BMEGERIA35I) SOROS KOMPENZÁCIÓ. 2010/11/1. félév. Dr. Aradi Petra

Soros felépítésű folytonos PID szabályozó

Irányítástechnika. II. rész. Dr. Turóczi Antal

Szabályozástechnika II.

ÁGAZATI SZAKMAI ÉRETTSÉGI VIZSGA VILLAMOSIPAR ÉS ELEKTRONIKA ISMERETEK EMELT SZINTŰ SZÓBELI VIZSGA MINTAFELADATOK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK

Irányítási alapok. Készítette: Maczik Mihály András. (tanulási útmutató. 2. kiadás) Békéscsaba 2016.

Gépészeti rendszertechnika (NGB_KV002_1)

Folyamatirányítás. Számítási gyakorlatok. Gyakorlaton megoldandó feladatok. Készítette: Dr. Farkas Tivadar

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III. 28.) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Négypólusok tárgyalása Laplace transzformációval

Mintavétel: szorzás az idő tartományban

Irányítástechnika labor Elméleti összefoglaló

Jelek és rendszerek - 4.előadás

Számítógépes gyakorlat MATLAB, Control System Toolbox

Irányítástechnikai alapok. Zalotay Péter főiskolai docens KKMF

L-transzformáltja: G(s) = L{g(t)}.

Gépészeti rendszertechnika (NGB_KV002_1)

LÉTRADIAGRAM FORDÍTÓK ELMÉLETE PLC VEZÉRLÉSEK SZÁMÁRA II.

Dr. Gyurcsek István. Példafeladatok. Helygörbék Bode-diagramok HELYGÖRBÉK, BODE-DIAGRAMOK DR. GYURCSEK ISTVÁN

Tartalom. 1. Állapotegyenletek megoldása 2. Állapot visszacsatolás (pólusallokáció)

IRÁNYÍTÁSTECHNIKAI ALAPFOGALMAK, VEZÉRLŐBERENDEZÉSEK FEJLŐDÉSE, PLC-GENERÁCIÓK

ÉPÜLETGÉPÉSZETI ELEKTROMOS ÉS SZABÁLYOZÓ RENDSZEREK

KÍSÉRLET, MÉRÉS, MŰSZERES MÉRÉS

ACS-1000 Ipari analóg szabályozó rendszer

PTE PMMFK Levelező-távoktatás, villamosmérnök szak

MINTA Írásbeli Záróvizsga Mechatronikai mérnök MSc. Debrecen,

Irányítástechnika II. Nem hivatalos vizsga beugró kérdéssor kidolgozás

Járműinformatika Bevezetés

Irányítástechnika GÁSPÁR PÉTER. Prof. BOKOR JÓZSEF útmutatásai alapján

Járműinformatika Bevezetés

Mátrix-exponens, Laplace transzformáció

Ellenőrző kérdések a Jelanalízis és Jelfeldolgozás témakörökhöz

Elektromechanikai rendszerek szimulációja

PILÓTANÉLKÜLI REPÜLŐGÉP REPÜLÉSSZABÁLYOZÓ RENDSZERÉNEK ELŐZETES MÉRETEZÉSE. Bevezetés. 1. Időtartománybeli szabályozótervezési módszerek

Alapfogalmak/szabályozás-beavatkozás (1)

A nullád rendű tartóáramkör átviteli függvényének alakulása, ha a tartási időszakban a lezárás nem veszteségmentes

DINAMIKAI VIZSGÁLAT ÁLLAPOTTÉRBEN Dr. Aradi Petra, Dr. Niedermayer Péter: Rendszertechnika segédlet 1

Villamosságtan szigorlati tételek

Az egységugrás függvény a 0 időpillanatot követően 10 nagyságú jelet ad, valamint K=2. Vizsgáljuk meg a kimenetet:

Irányítástechnika. Dr. Turóczi Antal

2. Folytonos lineáris rendszerek leírása az id!-, az operátor- és a frekvenciatartományban

HCE80/HCC80/HCE80R/HCC80R

Elektronika 11. évfolyam

Jelek és rendszerek 1. 10/9/2011 Dr. Buchman Attila Informatikai Rendszerek és Hálózatok Tanszék

IRÁNYÍTÁSTECHNIKA II.

Mechatronika II (BMEGEFOAMM2)

Oktatási feladat: Értse az összetett technikai rendszerek fogalmát, működését.

Szabályozástechnika I.

Élettartam teszteknél alkalmazott programstruktúra egy váltóvezérlő példáján keresztül

2.A Témakör: A villamos áram hatásai Téma: Elektromos áram hatásai vegyi hatás hőhatás élettani hatás

Bevezetés. Rendszer- és irányításelmélet

Elektronika Előadás. Műveleti erősítők táplálása, alkalmazása, alapkapcsolások

Számítógép-vezérelt szabályozás- és irányításelmélet

Bevezetés a méréstechnikába és jelfeldolgozásba 7. mérés RC tag Bartha András, Dobránszky Márk

FOLYAMATIRÁNYÍTÁSI RENDSZEREK

Jelkondicionálás. Elvezetés. a bioelektromos jelek kis amplitúdójúak. extracelluláris spike: néhányszor 10 uv. EEG hajas fejbőrről: max 50 uv

25/1. Stacionárius és tranziens megoldás. Kezdeti és végérték tétel.

A HIDRAULIKAI BESZABÁLYOZÁS ÉS SZABÁLYOZÁS KAPCSOLATA április

1. Irányítástechnika. Készítette: Fecser Nikolett. 2. Ipari elektronika. Készítette: Horváth Lászó

MAGYAR KERESKEDELMI ÉS IPARKAMARA. Országos Szakmai Tanulmányi Verseny. Elődöntő KOMPLEX ÍRÁSBELI FELADATSOR

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 3. MÉRÉSFELDOLGOZÁS

Tartalom. Állapottér reprezentációk tulajdonságai stabilitás irányíthatóság megfigyelhetőség minimalitás

Bevezetés az állapottér elméletbe: Állapottér reprezentációk

Számítógépvezérelt irányítás és szabályozás elmélete (Bevezetés a rendszer- és irányításelméletbe, Computer Controlled Systems) 8.

PILÓTA NÉLKÜLI REPÜLŐGÉP NEMIRÁNYÍTOTT OLDALIRÁNYÚ MOZGÁSÁNAK VIZSGÁLATA A ROBOTPILÓTÁK IRÁNYÍTÁSTECHNIKAI MINŐSÉGI KÖVETELMÉNYEI

Analóg-digitális átalakítás. Rencz Márta/ Ress S. Elektronikus Eszközök Tanszék

MAGYAR KERESKEDELMI ÉS IPARKAMARA. Országos Szakmai Tanulmányi Verseny. Elődöntő KOMPLEX ÍRÁSBELI FELADATSOR MEGOLDÁSA

Átírás:

Irányítástechnika 2 Levelező tagozat 1. Előadás Az irányítástechnika felosztása Szabályozás, vezérlés összehasonlítása Laplace transzformáció, rendszerjellemző függvények Nyquist- és Bode diagram

Ajánlott szakirodalom 1. Jancskárné Anweiler I. (2015) Szabályozástechnika I. ISBN: 978-963-429-026-1. 2. Jancskárné Anweiler I. (2015) Szabályozástechnika II.ISBN: 978-963-429-027-8. 3. Csáki Frigyes, Bars Ruth: Automatika, Tankönyvkiadó, 1974 4. Petz Ernő: Bevezető irányítástechnikai alapismeretek, Főiskolai Irányítástechnikai Oktatás-módszertani Munkabizottság, 1996 5. Mórocz István: Irányítástechnika I. Analóg szabályozástechnika, 1996 6. U. Tiecze, Ch. Schenk: Analóg és digitális áramkörök, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1999 7. Aradi Petra, Niedermayer Péter: Szabályozáselmélet segédlet, BME, 2003 8. Keviczky L, Bars R, Hetthéssy J, Bartha A, Bányász Cs (2006) Szabályozástechnika. Universitas Kht Győr. 9. Szilágyi Béla, Juhász Ferencné: Szabályozástechnika. Alapfogalmak, cikksorozat, Elektronika, 2009 10. JJ Di Stefano, AR Stubberud, IJ Williams: Feedback and Control Systems, McGraw-Hill, 1967 11. Eduardo D. Sontag, Mathematical Control Theory: Deterministic Finite Dimensional Systems, Springer, New York, 1998 12. GC Goodwin, SF Graebe, ME Salgado: Control System Design, Prentice Hall, 2000 13. Benjamin C. Kuo, Farid Golnaraghi: Automatic Control Systems, John Wiley & Sons, 2003 14. Suzanne Lenhart: Control System Theory, University of Tennessee, Knoxville, 2010 15. B Wittenmark, KJ Åström, KE Årzén: Computer Control: An Overview, Lund Institute of Technology, 2014 16. Max Rabiee: Programmable Logic Controllers, Hardware and programming (2018) ISBN-13: 978-1631269325 17. K Craig: Multimechatronics Course Notes, Hofstra University, Long Island, New York, http://www.multimechatronics.com/course-notes/

Folyamatirányítási mechanizmusok Technológiai folyamatok irányításának mechanizmusai: információszerzés az irányított folyamatról: érzékelés, az információk feldolgozása: ítéletalkotás, az ítéletalkotás eredményétől függő rendelkezés a beavatkozásra: rendelkezésadás, a folyamat módosított jellemzőinek a megváltoztatása azért, hogy az előre megfogalmazott követelmények megvalósuljanak: beavatkozás.

Az folyamatirányítás eszközei Az információ szerzés eszközei: érzékelő szervek (szenzorok); A szabályozott folyamat paramétereit mérik és a mért mennyiséget a szabályozó által értelmezhető (elektromos) jellé alakítják. Az információ feldolgozás eszköze: szabályozó (controller); A szabályozási algoritmust realizálja: a beszerzett információk alapján kiszámítja, hogy milyen mértékű beavatkozás szükséges, és rendelkezik ennek végrehajtásáról. A beavatkozás feladatát ellátják: beavatkozó szervek (aktuátorok). A szabályozó rendelkezéseit átalakítják megfelelő természetű és nagyságú jelekké, amelyek a folyamatot a kívánt módon befolyásolják.

A folyamatirányítás alapműveletei A b folyamatba bevezetett anyag A k félkész vagy késztermék E b átalakításhoz szükséges energia E k átalakult vagy hulladék energia

Az irányítástechnika felosztása Vezérlés nyitott hatáslánc, nem valósítható meg a zavarkompenzáció Szabályozás zárt hatáslánc (szabályozott jellemző visszacsatolása), zavarkompenzáció megvalósítható

Vezérlés elemei Vezérlés működési vázlata

A vezérlések programozástól függő felosztása forrasztott és csavarkötések diódás mátrix, keresztsínes dugaszolható PLC-k memória chip cserével módosítható kötött program, de paraméterezhető

Szabályozás elemei Szabályozás működési vázlata Szabályozás hatásvázlata

Jelek az irányítástechnikában A jelek jellemzési szempontjai: - Értékkészlet - Időbeli lefolyás - Az információ megjelenési formája - Az érték meghatározottsága

Az irányítási rendszerek ábrázolása Szerkezeti vázlat Működési vázlat Tömbvázlat Hatásvázlat Jelfolyamábra

Egyik első műszaki szabályozó: a centrifugális regulátor James Watt és Matthew Boulton regulátora (1788) Gőzgép fordulatszámát közel állandóan tartja széles terhelés-tartományban. Hasonló szerkezetet már a 17. században használtak szélmalom-őrlőkő sebesség és nyomás szabályozására. Alapja egy kúpinga. Irányítástechnikai szempontból arányos szabályozó. A szabályozástechnika egyik alapműve: Maxwell, James Clerk (1868). On Governors. 16. Proceedings of the Royal Society of London. pp. 270 283.

Állásos szabályozás: Melegvíztároló hőmérsékletszabályozása Szerkezeti vázlat

Hatásvázlat alapjel: az előírt vízhőmérséklet; módosított jellemző: a tápfeszültség értéke; zavaró jelek: hidegvíz hőmérséklete, hozama, külső hőmérséklet; szabályozott jellemző: a tényleges vízhőmérséklet.

Arányos szabályozás: Egyenáramú villanymotor fordulatszám szabályozása Szerkezeti vázlat

Működési vázlat A fordulatszám szabályozási rendszer működési vázlata és a szabályozó berendezés szervei és jelei

Hatásvázlat Az egyhurkos szabályozás hatásvázlata Egyenáramú motor automatikus fordulatszámszabályozásának hatásvázlata alapjel: az előírt fordulatszám; módosított jellemző: a kapocsfeszültség; zavaró jel: a terhelőnyomaték; szabályozott jellemző: a tényleges fordulatszám. a rendelkező jel a hibával arányos; az arányos szabályozás esetén állandósult állapotban a hibajel nem lehet zérus.

Szakasz állapotegyenletei

Hatásvázlat

Integrálszabályozás: Szintszabályozás Szerkezeti vázlat

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

Klasszikus PID szabályozás Minorsky (1922) Directional stability of automatically steered bodies, J. Am. Soc. Naval Eng., 34, p.284 a kormányosok tapasztalati eredményei alapján először 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 nevezőnél. Soros alak: Általában τ 1 és τ 2 a szakasz két legnagyobb időállandójával egyenlőnek választjuk, T C -t kisebbnek.

A Laplace transzformáció s = s + j w Eltolási tétel:

Inverz Laplace transzformáció Reziduum tétel

A Laplace transzformáció tulajdonságai Linearitás: Differenciálási szabály: Integrálási szabály:

A Laplace transzformáció tulajdonságai A konvolúció tételei: Kezdeti és végérték tételek:

A lineáris differenciálegyenlet megoldása Laplace transzformációval

Rendszerjellemző függvények Súlyfüggvény (impulse response): az u(t) = d(t) Dirac deltára adott y(t)=w(t) válasz, zérus kezdeti feltételek mellett. Segítségével kiszámítható a tag válasza tetszőleges gerjesztés esetén, a súlyfüggvény és a gerjesztőfüggvény konvolúciójaként:

Rendszerjellemző függvények Átmeneti függvény (step response): az u(t)=1(t) egységugrásra adott y(t)=v(t) válasz, zérus kezdeti feltételek mellett. Segítségével kiszámítható a tag válasza tetszőleges gerjesztés esetén, az átmeneti függvény és a gerjesztőfüggvény deriváltjának konvolúciójaként:

Rendszerjellemző függvények Átviteli függvény (transfer function): a w(t) súlyfüggvény L{w(t)}=W(s) Laplace transzformáltja, vagy az y(t) kimenőjel és az u(t) bemenőjel Laplace transzformáltjainak W(s)=y(s)/u(s) hányadosa, zérus kezdeti feltételek esetén.

Rendszerjellemző függvények Frekvencia függvény (frequency response): a w(t) súlyfüggvény F{w(t)}=W(wj) Fourier transzformáltja, vagy az u(t) bemenőjel és az y(t) kimenőjel Fourier transzformáltjainak W(wj)=y(wj)/u(wj) hányadosa, zérus kezdeti feltételek esetén. A komplex formalizmus segítségével közvetlenül felírható, a kimenő- illetve bemenő-jelek (általában feszültség) komplex reprezentációinak hányadosaként.

Rendszer-jellemzés frekvencia-tartományban

Frekvenciafüggvény ábrázolása Bode diagram

Bode diagram T h a holtidő:

Bode diagram

Bode diagram közelítő szerkesztése

Bode diagram közelítő szerkesztése

Példa Bode diagram közelítő szerkesztésére

Példa Bode diagram közelítő szerkesztésére A pontos diagram:

Nyquist diagram

Áramköri példa

Fáziskésleltető RC áramkör

Fáziskésleltető RC áramkör

Fázissiettető RC áramkör

Fázissiettető RC áramkör