Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Systemy wbudowane Wykład nr 3: Komputerowe systemy pomiarowo-sterujące Elementy i urządzenia automatyki Piotr Bilski.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Systemy wbudowane Wykład nr 3: Komputerowe systemy pomiarowo-sterujące Elementy i urządzenia automatyki Piotr Bilski."— Zapis prezentacji:

1 Systemy wbudowane Wykład nr 3: Komputerowe systemy pomiarowo-sterujące Elementy i urządzenia automatyki Piotr Bilski

2 Wymagania wobec sterowania obiektami i procesami Dokładna identyfikacja obiektu lub procesu Pełna kontrola stanu obiektu lub procesu Duża szybkość przetwarzania znacznej ilości informacji (z czujników pomiarowych) Uwzględnienie niekorzystnych efektów rzeczywistych (np. addytywnego szumu) Uwzględnienie w sterowaniu wszystkich zależności między wielkościami procesu

3 Struktura komputerowego systemu pomiarowo-sterującego (KSPS) Jest to system cyfrowy połączony ze środowiskiem zewnętrznym przy pomocy modułów wejścia/wyjścia Sprzęt obejmuje zestaw mikroprocesorowy pełniący rolę układu przetwarzającego dane Oprogramowanie to całokształt środków programowych związanych z typem systemu cyfrowego

4 Struktura sprzętu KSPS PROCES STEROWANY Kanał auto- maty- ki Urządzenie sterujące ALU Pamięć operacyjna Kanały wejścia/wyjścia JEDNOSTKA CENTRALNA Urządzenia zewnętrzne Pamięci zewnętrzne

5 Elementy KSPS Kanał automatyki – wyspecjalizowane urządzenia zewnętrzne, pośredniczące miedzy systemem cyfrowym a procesem sterowanym Oprogramowanie dla sprzętu –System operacyjny (opcjonalny) –System programowania (języki symboliczne i graficzne) –Oprogramowanie użytkowe

6 Idea oprogramowania dla systemów wbudowanych + + RTOS GPOS

7 Klasyfikacja KSPS Występowanie podsystemów: –Zbierania i przetwarzania zmiennych stanu procesu –Sygnalizacji, kontroli i dokumentacji procesu –Sterowania zmiennych procesowych binarnych –Sterowania zmiennych procesowych ciągłych –Sterowanie operatywne –Zarządzanie

8 Klasyfikacja KSPS (c.d.) Powiązanie systemu sterowania z procesem sterowanym –System nadzorujący –System sterowania automatycznego System sterowania bezpośredniego System sterowania nadrzędnego

9 Rozproszona natura KSPS nadzorca użytkownik Element pomiarowo- wykonawczy medium transmisyjne monitorowany obiekt

10 System sterowania bezpośredniego (DCC) SYSTEM CYFROWY PROCES SYGNAŁY STERUJĄCE WIELKOŚCI MIERZONE zlecenia operatorameldunki

11 System sterowania nadrzędnego (SPC) SYSTEM CYFROWY PROCES SYGNAŁY STERUJĄCE WIELKOŚCI MIERZONE zlecenia operatorameldunki R R R

12 Oprogramowanie systemu SPC Program kontrolny i stałe z nim związane Polecenia użytkowników Wartości wielkości regulowanych w procesie Informacja o stanie elementów wykonawczych Dane historyczne na temat wielkości regulowanych i wykonawczych

13 Obliczenia wykonywane przez SPC Wnioskowanie o aktualnych wartościach zmiennych badanego obiektu Procedury obliczeniowe dotyczące sterowania Predykcja stanów obiektu Raportowanie i dokumentacja obiektu

14 Sterowanie binarne Sterowanie dotyczy zmiennych o charakterze dwustanowym: –Przełączników i przekaźników –Zaworów odcinających –Dozowników Problemem jest duża liczba zmiennych Implementacja modułowa algorytmów

15 Sterowanie zmiennych ciągłych Problem konwersji danych ciągłych na dyskretne i odwrotnie Konieczność zastosowania filtracji cyfrowej Problem całkowania Kontrola przekroczenia wartości granicznych Konieczność linearyzacji i korekcji charakterystyk statycznych

16 Operacja odszumiania Parametry filtrów: częstotliwości graniczne, dobroć, zafalowania (ripple) Rodzaje filtrów: dolno-, górno-, pasmowoprzepustowe, pasmowozaporowe

17 Schemat układu regulacji x(t) y 1 (t) u 1 (t) + - e(t) Element pomiarowy Element wykonawczy RegulatorZadajnik Obiekt y(t) u(t) Sygnał sterujący Sygnał pomiarowy Sygnał regulowany Sygnał regulujący

18 Rodzaje regulatorów ciągłych Regulator proporcjonalny typu P Regulator całkujący typu I Regulator różniczkujący typu D Regulator proporcjonalno-całkujący typu PI Regulator proporcjonalno-różniczkujący typu PD Regulator proporcjonalno-całkująco- różniczkujący typu PID

19 Regulator proporcjonalny (typu P) Sygnał sterujący regulatora: u(t)=k·e(t) gdzie k – współczynnik wzmocnienia regulatora: Δu/Δe Zakres proporcjonalności: x = (1/k)·100% Transmitancja idealnego regulatora: Transmitancja regulatora z inercją:

20 Regulator proporcjonalny (typu P) (c.d.) Charakterystyka skokowa regulatora typu P idealnego oraz z inercją

21 Regulator całkujący (typu I) Sygnał sterujący regulatora: gdzie T i – stała całkowania Transmitancja idealnego regulatora: Transmitancja regulatora z inercją:

22 Regulator całkujący (typu I) (c.d.) Charakterystyka skokowa regulatora typu I idealnego oraz z inercją

23 Regulator różniczkujący (typu D) Sygnał sterujący regulatora: gdzie T d – stała różniczkowania Transmitancja idealnego regulatora: Transmitancja regulatora z inercją:

24 Regulator różniczkujący (typu D) (c.d.) Charakterystyka skokowa regulatora typu D idealnego oraz z inercją

25 Regulator proporcjonalno- całkujący (typu PI) Sygnał sterujący regulatora: Transmitancja idealnego regulatora: Transmitancja regulatora z inercją:

26 Regulator proporcjonalno- całkujący (typu PI) (c.d.) Charakterystyka skokowa regulatora typu PI idealnego oraz z inercją

27 Regulator proporcjonalno- różniczkujący (typu PD) Sygnał sterujący regulatora: Transmitancja idealnego regulatora: Transmitancja regulatora z inercją:

28 Regulator proporcjonalno- różniczkujący (typu PD) (c.d.) Charakterystyka skokowa regulatora typu PD idealnego oraz z inercją

29 Regulator proporcjonalno- całkująco-różniczkujący (typu PID) Sygnał sterujący regulatora: Transmitancja idealnego regulatora: Transmitancja regulatora z inercją:

30 Regulator proporcjonalno- całkująco-różniczkujący (typu PID) (c.d.) Charakterystyka skokowa regulatora typu PID idealnego oraz z inercją

31 Dobór regulatorów Parametry dla regulatora: –Charakterystyki obiektu regulacji (wyznaczenie T 0 i T ) –Wymagania odnośnie jakości regulacji Etapy doboru regulatora: –Wybór rodzaju regulatora (np. ciągły lub impulsowy), w zależności od T 0 /T –Wybór typu regulatora (P, PD, PI, PID) –Dobór nastaw (wzmocnienie krytyczne, okres drgań krytycznych)

32 Dobór elementów pomiarowych Przetworniki pomiarowe –Oporowo-stykowe –Tensometryczne –Magnetyczne –Pojemnościowe –fotoelektryczne Czujniki pomiarowe –Ciśnienia –Natężenia przepływu –Tensometry oporowe –Tensometry termoelektryczne –Termometry optyczne –Wilgotności –Zapylenia –Gęstości płynów

33 Przetwornik pomiarowy Struktura przetwornika: Charakterystyka przetwornika: czujnikwzmacniaczzasilanie x y

34 Przykład: tensometr oporowy Czujnik mierzący naprężenie Stosowany do pomiaru ciśnienia lub masy Wykorzystuje zjawisko zmiany oporności w wyniku zmiany długości elementu: gdzie: L – długość, A – pole przekroju poprzecznego


Pobierz ppt "Systemy wbudowane Wykład nr 3: Komputerowe systemy pomiarowo-sterujące Elementy i urządzenia automatyki Piotr Bilski."

Podobne prezentacje


Reklamy Google