Podstawy automatyki Energetyka Sem. V Wykład 1 Sem. 1-2016/17 Hossein Ghaemi
Hossein Ghaemi
Katedra Automatyki i Energetyki
Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa
Politechnika Gdańska
pok. 222A WOiO
Tel.: 58 348 6053
e-mail: ghaemi <at> pg.gda.pl
www.pg.gda.pl/~ghaemi
Konsultacje: wtorki i piątki 12.15-13.00
Tematyczny zakres przedmiotu1. POJĘCIA PODSTAWOWE
Sprzężenie zwrotne – podstawowy mechanizm sterowania, techniczne problemy projektowania układów sterowania.
2. KLASYFIKACJA UKŁADÓW STEROWANIA
Układy sterowania liniowe i nieliniowe, układy sterowania o parametrach skupionych i rozłożonych, układy sterowania stacjonarne i niestacjonarne, układy sterowania jednowymiarowe i wielowymiarowe, układy sterowania o działaniu ciągłym
i dyskretnym, układy sterowania optymalne, układy sterowania adaptacyjne, układy sterowania ekstremalne.
3. ELEMENTY UKŁADÓW AUTOMATYKI
Równanie podstawowych elementów liniowych, elementy powodujące straty energii, elementy magazynujące energię potencjalną, elementy magazynujące energię kinetyczną, wprowadzenie równań układów dynamicznych, równanie Lagrange’a, linearyzacja.
4. FUNKCJA PRZEJŚCIA
Rodzaje modeli matematycznych równanie różniczkowe, transformacja Laplace’a, transmitancja, rozwiązanie równań różniczkowych, odpowiedzi czasowe, charakterystyki skokowe i impulsowe.
5. SCHEMATY BLOKOWE
Związek pomiędzy schematem blokowym a równaniem różniczkowym, związek pomiędzy równaniem różniczkowym
a transmitancją, związek pomiędzy schematem blokowym a transmitancją, połączenie równoległe, połączenie szeregowe, połączenie ze sprzężeniem zwrotnym, algebra schematów blokowych.
6. ANALIZA UKŁADÓW STEROWANIA W PRZESTRZENI STANU
Przestrzeń stanu, stan otoczenia, rozwiązanie liniowego równania różniczkowego, model stacjonarny, model niestacjonarny, zastosowanie transformacji Laplace’a do rozwiązania równań stanu i obserwacji, macierz transmitancji układu sterowania w metodzie przestrzeni stanu.
Tematyczny zakres przedmiotu, c.d.7. METODA CZĘSTOTLIWOŚCIOWA OPISU I ANALIZY UKŁADÓW STEROWANIA
Transmitancja widmowa, charakterystyki A-F Nyquist’a, logarytmyczne charakterystyki Bodego, pasmo przenoszenia.
8. STABILNOŚĆ UKŁADÓW STEROWANIADefinicje i pojęcia, stabilność w sensie Lapunov’a, kryterium stabilności Hurwitza, kryterium stabilności Nyquista, zapas amplitudy, zapas fazy.
9. REGULATORYRodzaje działania regulatorów, struktura regulatorów, zastosowanie sprzężenia zwrotnego w kształtowaniu charakterystyki regulatora, kształtowanie charakterystyki regulatora w układzie równoległym, kształtowanie charakterystyki regulatora w czujniku lub wzmacniaczu, dobór regulatora ze względu na warunek stabilności układu sterowania.
10. WSKAŹNIKI JAKOŚCI STEROWANIAUchyb ustalony , proces przejściowy, Kryteria całkowe, kryterium całki kwadratu uchybu, kryterium całki ważonego kwadratu uchybu, Kryterium całki wartości bezwzględnej uchybu, kryterium całki ważonej wartości bezwzględnej uchybu, metoda Zieglera-Nicholsa doboru nastawień regulatora.
11. DYSKRETNE UKŁADY STEROWANIA I WSTĘP DO AUTOMATYKI CYFROWEJTransformacja „z”, transformacja „z” sygnału wyjściowego układu sterowania, odwrotna transformacja „z”, analiza stabilności na płaszczyźnie „z”, przetwornik analogowo-cyfrowy, przetwornik cyfrowo-analogowy.
Literatura1. Bubnicki Z., Teoria i algorytmy sterowania, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa,
2002.
2. Domachowski Z., Automatyka i robotyka – podstawy, Wydawnictwo PG, Gdańsk, 2003.
3. Friedland B., Control System Design, McGraw Hill Co., 1986.
4. Kaczorek T., Teoria sterowania i systemów, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1999.
5. Nise N. S., Control System Engineering, 7th Edition, John Whiley & Sons Inc., 2015.
6. Ogata K., Modern Control Engineering, 4th edition, Prentice Hall, 2009.
7. Perycz S., Podstawy automatyki, skrypt dla Instytutu Okrętowego PG, Gdańsk, 1983.
8. Próchnicki W., Dzida M., Zbiór zadań z podstaw automatyki, skrypt dla studentów Wydziału Oceanotechniki i Okrętownictwa PG, Gdańsk, 1993.
9. Raven, F. H., Automatic control engineering, McGraw Hill Co., 1986.
Zasady zaliczenia
Ocena składa się z punktów zdobytych z lab. (30 pkt., min. 15), ćw. (35 pkt., min. 17), egzaminu (35 pkt.) oraz obecności (5 pkt.),
Maks. punktów to 105, z czego wymagane jest min. 56 pkt.,
Studenci, którzy uzyskali ww. minimum 56 pkt. mogą przystąpić do egzaminu ustnego i odpowiadając na 3 pytania podwyższyć swą ocenę maks. o jeden punktw skali 1 do 5.
Karta Przedmiotu
Link (moja.pg)
Katalog ECTS PGhttp://ects.pg.edu.pl/przedmiot?subjectId=253958&courseId=8451
Terminy
Egzamin:
Sesja podstawowa: 30.01.2017 r., Audytorium Sipowicza (WOiO), godz. 09.00
Sesja poprawkowa: 13.02.2017 r., Sala 213 (WOiO), godz. 11.00
Egzamin ustny:
17.02.2017 r., pok. 222A (WOiO)
Sprzężenie zwrotne w technice
Regulacja prędkości kątowejsilnika elektrycznego
Regulacja kursu i trajektorii
Sprzężenie zwrotne – krótka historiaht
tp:/
/an
dre
gk.
blo
gsp
ot.
com
/
1788• James Watt
1868• James C. Maxwell
1934• Harold Hazen• (serwomechanizm)
Sprzężenie zwrotnew układzie sterowania
Regulator
Zakłócenia
Energia zew.
Energia zew.
Uchyb regulacji
Wielkość (syg.) zadana
Wielkość (syg.)
regulowana
Mierzona wartośćsyg. regulowanego (np. syg. elektryczny)
+
_
Zamknięty układ sterowania ze sprzężeniem zwrotnym?
1. Procesy nie są dokładnie znane
2. Nie zawsze można dokładnie określić wartość syg. wej. - niepewność
3. Brak możliwości wprowadzenia syg. wej.w sposób dokładny
Możliwości układu sterowania
Wzmocnienie energetyczne
Zdalne sterowanie
Oddziaływanie na wej.
Kompensacja zakłóceń
Działanie w środowisku niebezpiecznym
Działanie w środowisku niedostępnym
Działanie w środowiskach małej skali
Robotyka Dziedzina nauki i techniki zajmująca się problemami
mechaniki, sterowania, projektowania, pomiarów, zastosowań oraz eksploatacji manipulatorów i robotów to robotyka.
Robot
Sztuczna inteligencja
Manipulatory Roboty przemysłowe Roboty dwunożne
Etapy projektowania układu sterowania
1. Modelowanie oraz identyfikacja i weryfikacja modelu obiektu
2. Symulacja obiektu Symulacja obiektu
3. Struktura układu sterowania
4. Typ i struktura regulatora
5. Elementy pomiarowe (czujniki, przetworniki, interfejsy komunikacyjne)
6. Element wykonawczy
7. Symulacja działania układu sterowania
8. Prototypowanie