Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Systemy wbudowane Wykład nr 1: Wprowadzenie, podstawowe definicje Piotr Bilski.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Systemy wbudowane Wykład nr 1: Wprowadzenie, podstawowe definicje Piotr Bilski."— Zapis prezentacji:

1 Systemy wbudowane Wykład nr 1: Wprowadzenie, podstawowe definicje Piotr Bilski

2 Zakres i tematyka przedmiotu Przedmiot obejmuje zagadnienia –Podstaw sterowania –Podstaw systemów automatyki –Wykorzystania komputerowych systemów sterujących (KSS) –Omówienie sprzętu i oprogramowania wykorzystywanego w sterowaniu –Praktycznych realizacji systemów sterujących, np. w postaci mikrokontrolerów i programowalnych sterowników logicznych –Bezpieczeństwa i niezawodności KSS

3 Zasady zaliczenia Laboratorium (2 godz. tygodniowo) – dwa projekty Egzamin z materiału wykładowego

4 Literatura A. Urbaniak, Podstawy automatyki, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, R. Pełka, Mikrokontrolery – Architektura. Programowanie. Zastosowanie, WKŁ, T. Legierski, J. Kasprzyk, J. Wyrwał, Programowanie sterowników PLC, PKJS, 2008 K. Kamiński, Podstawy sterowania z PLC, W. Winiecki, Organizacja komputerowych systemów pomiarowych, WPW, 1997

5 Definicja systemu wbudowanego Brak ujednoliconej, formalnej definicji Obecnie proponuje się następującą wersję: Specyficzna forma wykorzystania specjalizowanego systemu komputerowego (mikroprocesorowego) do celów sterowania obiektami poprzez umieszczenie systemu sterowania trwale połączonego z analizowanym obiektem i wyposażonego w dedykowane oprogramowanie realizujące żądane funkcje

6 Automatyka, sterowanie i regulacja Pojęcie automatyki Układy logiczne Układy automatycznej regulacji –Liniowe –Nieliniowe –Dyskretne Praktyczne urządzenia automatyki –Regulatory –Elementy pomiarowe –Elementy wykonawcze

7 Automatyka i sterowanie Automatyka – proces, w którym działanie człowieka jest zastępowana przez urządzenia techniczne Sterowanie – celowe oddziaływanie na przebieg procesów technologicznych, biologicznych, społecznych itp. Sterowanie automatyczne – celowe oddziaływanie na przebieg procesów za pomocą urządzeń technicznych (regulatorów)

8 Schemat sterowania Jest to sterowanie w układzie otwartym X – wektor wielkości wejściowych Y – wektor wielkości wyjściowych X1X2xnX1X2xn y1y2yny1y2yn Badany obiekt (system)

9 Sterowanie w układzie zamkniętym X1X2xnX1X2xn y1y2yny1y2yn Badany obiekt (system) pomiary Reguła sterowania oddziaływanie

10 Układy przełączające w automatyce Układy automatyki przetwarzające informacje dyskretne Mogą być kombinacyjne lub sekwencyjne, zamknięte lub otwarte Funkcje układów: y=f(x 1, x 2, …,x n ) nazywamy funkcjami przełączającymi

11 Układy kombinacyjne Bezpośrednia zależność wejścia i wyjścia Implementowane funkcje obejmują operacje na zmiennych dwuwartościowych: iloczyn, sumę i negację w algebrze Boolea y 1 =f(x 1, x 2, …,x n ) y 2 =f(x 1, x 2, …,x n ) y n =f(x 1, x 2, …,x n )

12 Układy sekwencyjne Układy logiczne z pamięcią Są analizowane w dyskretnych chwilach czasowych Wartości wyjścia zależą od wejść w chwili t oraz wejść w poprzednich chwilach Historia jest traktowana jako stan wewnętrzny układu s={s 1, s 2, …, s n }

13 Układy sekwencyjne (c.d.) Pełna charakterystyka układu zawiera: –Zbiór wszystkich wektorów wejściowych {x} –Zbiór wszystkich wektorów wyjściowych {y} –Zbiór wszystkich wektorów stanu {s} –Funkcję przejściową δ s k+1 –Funkcję wyjściową λ y k (automat Mealyego) λ y k (automat Moorea)

14 Układy liniowe Spełniają zasadę superpozycji Opisywane w dziedzinie czasu, częstotliwości lub mieszanej Układy są stacjonarne, jeśli ich parametry nie zmieniają się w czasie

15 Układy nieliniowe Charakteryzują się nieliniowymi zależnościami wyjścia od wejścia Możliwa jest zwykle lokalna linearyzacja statyczna charakterystyk Jeśli układ opisany jest równaniami: możliwa jest ich linearyzacja przy pomocy rozwinięcia w szereg Taylora

16 Identyfikacja obiektów i ich parametrów dynamicznych Wymuszenia (znane) x(t) Badany obiekt (system) Odpowiedzi (obserwowane) y(t) Obiekt ma charakter czarnej skrzynki Obiekt ma właściwości dynamiczne a, b – parametry obiektu Układ równań trudno rozwiązywalny – przejście do transformaty Laplacea

17 Dziedzina zmiennej operatorowej Układ opisany liniowym równaniem różniczkowym zwyczajnym można przedstawić przy pomocy transmitancji: gdzie Y(s) i X(s) to transformaty Laplacea odpowiednio, sygnału wyjściowego i wejściowego

18 Charakterystyki czasowe Są to przebiegi czasowe wielkości wyjściowej w odpowiedzi na wymuszenie Charakterystyka (odpowiedź) impulsowa g(t) układu to jego odpowiedź na impuls Diraca przy zerowych warunkach początkowych Charakterystyka (odpowiedź) skokowa h(t) układu to jego odpowiedź na skok jednostkowy przy zerowych warunkach początkowych

19 Odpowiedź impulsowa Odpowiedź impulsowa g(t) układu jest oryginałem jego transmitancji operatorowej dla t = 0 dla pozostałych t X(s) = 1 Y(s) = G(s)*1 y(t)=£ -1 [Y(s)]=£ -1 [G(s)]

20 Odpowiedź skokowa Pochodna odpowiedź skokowej h(t) jest oryginałem transmitancji operatorowej dla t 0 dla pozostałych t X(s) = 1/s Y(s) = G(s)*1/s y(t)=£ -1 [G(s)/s]=

21 Charakterystyki częstotliwościowe Transmitacja widmowa układu to stosunek wartości zespolonej składowej wymuszonej odpowiedzi Y w wywołanej wymuszeniem sinusoidalnym do wartości zespolonej wymuszenia: gdzie: - sinusoidalny sygnał wejściowy - odpowiedź układu

22 Charakterystyki częstotliwościowe Charakterystyka amplitudowo-fazowa układu to wykres jego transmitancji widmowej na płaszczyźnie zmiennej zespolonej Charakterystyka amplitudowa układu to zależność modułu transmitancji widmowej G(jω) w funkcji pulsacji ω Charakterystyka fazowa układu to zależność argumentu transmitancji widmowej φ(ω) od pulsacji ω

23 Charakterystyki częstotliwościowe (c.d.) Moduł transmitancji widmowej: Argument transmitancji widmowej: Postać algebraiczna transmitancji widmowej:

24 Charakterystyki - przykłady Obiekt: filtr dolnoprzepustowy pierwszego rzędu Charakterystyka amplitudowa: Charakterystyka fazowa:

25 Charakterystyki – c.d. Charakterystyka amplitudowa

26 Charakterystyki – c.d. Charakterystyka fazowa

27 Otwarty układ sterujący x(t) – wielkość zadana u(t) – wielkość sterująca y(t) – wielkość sterowana x(t) Urządzenie sterujące y(t) u(t) Obiekt sterowany

28 Zamknięty układ sterujący e(t) – uchyb regulacji Obecność węzła zaczepowego i sumacyjnego x(t) Urządzenie sterujące y(t) u(t) Obiekt sterowany + - e(t)

29 Kryteria klasyfikacji układów sterowania Liniowość Sposób przekazywania informacji w układzie Liczba wielkości sterowanych Sposób wyrażenia zadania sterowania Rodzaj aparatury sterującej

30 Kryteria klasyfikacji układów sterowania (c.d.) Liniowość: –Układy liniowe zawierają wyłączenie elementy liniowe –Układy nieliniowe mają przynajmniej jeden element nieliniowy Sposób przekazywania informacji w układzie –Układy ciągłe –Układy dyskretne

31 Kryteria klasyfikacji układów sterowania (c.d.) Liczba wielkości sterowanych –Układy jednowymiarowe (jedna wielkość) –Układy wielowymiarowe (wiele wielkości) Rodzaj aparatury sterującej –Układy mechaniczne –Układy elektryczne –Układy hydrauliczne –Układy pneumatyczne –Układy mieszane (np. elektromechaniczne)

32 Sposób wyrażenia zadania sterowania Charakter sygnału zadanego x(t) –Sygnał stały w czasie –Sygnał jest znaną zmienną funkcją czasu f(t) –Sygnał jest przypadkową funkcją czasu (układ śledzący) Wymagania odnośnie struktury układu –Układy sterowania ekstremalnego –Układy sterowania optymalnego –Układy sterowania adaptacyjnego


Pobierz ppt "Systemy wbudowane Wykład nr 1: Wprowadzenie, podstawowe definicje Piotr Bilski."

Podobne prezentacje


Reklamy Google