Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

© Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 1 Podstawy automatyki I.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "© Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 1 Podstawy automatyki I."— Zapis prezentacji:

1 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 1 Podstawy automatyki I - studia stacjonarne Wykład 1b /2016 Pojęcia podstawowe automatyki Mieczysław Brdyś, prof. dr hab. inż Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

2 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 2 Podstawy automatyki – czym zajmuje się automatyka? Automatyka jest dziedziną wiedzy, która zajmuje się możliwościami ograniczania udziału lub eliminowania udziału człowieka w sterowaniu różnorodnymi obiektami/systemami Sterowanie – jaka jest jego istota? Sterowanie to celowe oddziaływanie czegoś/kogoś na coś/kogoś

3 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 3 Celowe oddziaływanie Analiza pojęcia „sterowanie” Sterowanie to celowe oddziaływanie czegoś/kogoś na coś/ kogoś KTOŚ COŚ KTOŚ Celowe oddziaływanie ??? PA Wspomaganie decyzji

4 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 4 Automatyczne sterowanie (celowe oddziaływanie czegoś na coś) jest dziedziną wiedzy, która zajmuje się możliwościami (proponowanie struktur sterowania, proponowanie metod sterowania, komputerowa realizacja struktur i metod) eliminowania udziału człowieka z procesów sterowania różnorodnymi obiektami bądź środowiskiem Wspomaganie decyzji (celowe oddziaływanie kogoś na coś) jest dziedziną wiedzy, która zajmuje się możliwościami (proponowanie modeli decyzyjnych typowych problemów decyzyjnych, proponowanie metod znajdowania opcji spełniających preferencje decydenta, komputerowa realizacja systemów wspomagania decyzji) pomagania człowiekowi w procesach podejmowania różnorodnych decyzji związanych z oddziaływaniem na obiekty bądź środowisko Dwie płaszczyzny inżynierii sterowania

5 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 5 Coś co celowo oddziałuje – układ/system sterujący Coś na co wywierane jest celowe oddziaływanie – obiekt/system sterowany Układ sterujący – jest to system, którego celem jest przygotowanie sterowania obiektem sterowanym w oparciu o znajomość celu sterowania i o dostępną wiedzę o obiekcie sterowanym. Układem sterującym może być człowiek lub skonstruowane i wyposażone przez niego urządzenie (np. układ komputerowy, sterownik PLC, regulator,....) Obiekt sterowany – jest to system, na który w sposób celowy (wynikający z celu działania tego systemu, sprzyjający realizacji funkcji tego systemu) oddziałuje (steruje nim) układ sterujący

6 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 6 Połączenie - układ/system sterujący oraz obiekt/system sterowany tworzy układ/system sterowania System sterowany System sterujący

7 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 7 System System - jest to wyodrębniony z otoczenia fragment rzeczywistości, składający się z elementów tworzących funkcjonalna całość, na który otoczenie oddziałuje za pomocą wielkości wejściowych (bodźców) i który oddziałuje na otocznie za pośrednictwem wielkości wyjściowych (reakcji) System WejścieWyjście

8 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 8 Wyodrębnienie systemu z otoczenia: Określenie wielkości wejściowych i wyjściowych wiążących system z otoczeniem

9 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 9 Sterownik Proces Obserwacje Sterowania Systemy sterowania: składają się z dwóch (pod)systemów – sterującego i sterowanego; system sterujący oddziałuje na system sterowany tak, aby osiągnięty został postawiony cel działania systemu sterowanego Zadana trajektoria sterowania Zakłócenia

10 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 10 Podział wielkości wejściowych i wyjściowych dla obiektu sterowanego Wielkości wejściowe poprzez które realizowane jest sterowanie nazywane są:  wielkości sterujące (sterowania) Wielkości wejściowe nie będące wielkościami sterującymi (mówimy: niesterowalny wpływ otoczenia na system) nazywane są:  wielkości zakłócające (zakłócenia) Wielkości wejściowe obiektu sterowanego

11 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 11 Wielkości wyjściowe determinujące realizację wybranego celu działania obiektu sterowanego nazywane są:  wielkości sterowane (wyniki, efekty sterowania) Pozostałe obserwowane wielkości wyjściowe nazywane są:  wielkości pomocnicze Podział wielkości wejściowych i wyjściowych dla obiektu sterowanego – c.d. Wielkości wyjściowe obiektu sterowanego

12 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 12 Podział wielkości wejściowych i wyjściowych dla obiektu sterowanego – c.d. Zbiór sterowań dopuszczalnych Zbiór możliwych zakłóceń Sterowania Zakłócenia Wielkości sterowane (aktualne wartości) Wielkości pomocnicze Problem sterowania pojawia się, gdy istnieje więcej niż jedna możliwość oddziaływania na system – istnieje zbiór sterowań dopuszczalnych

13 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 13 Podział wielkości wejściowych i wyjściowych dla układu sterującego Sterowania Wielkości wejściowe i wyjściowe dla układu sterującego Wielkości sterowane (pożądane wartości) Układ sterujący budujemy korzystając z: Dostępnej wiedzy o obiekcie sterowanym Wielkości sterowane (aktualne wartości)

14 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 14 Przykład: Utrzymać napięcie zasilania odbiorników w sieci prądu stałego na stałym, zadanym poziomie U o =24V ωmωm Wielkość sterowana Wielkość sterująca IwIw ΦwΦw Wielkości zakłócające Obiekt sterowany Układ sterujący IoIo RzRz E

15 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 15 Sposób współdziałania (połączenia) obiektu sterowanego z układem sterującym = struktura systemu sterowania Obiekt sterowany + układ sterujący = system sterowania

16 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 16 Zadanie: Utrzymać napięcie zasilania odbiorników w sieci prądu stałego na stałym, zadanym poziomie U o =24V 0 rozwiązanie IoIo RzRz E IwIw ΦwΦw ωmωm Wiedza o systemie ! Postać analityczna ! Operator wykorzystuje też wiedzę o systemie! Postać lingwistyczna

17 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 17 I rozwiązanie – wybór struktury IoIo RzRz E ωmωm Wielkość sterowana Wielkość sterująca IwIw ΦwΦw Wielkości zakłócające Obiekt sterowany Układ sterujący

18 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 18 Obiekt sterowany Układ sterujący Dostępna wiedza o systemie sterowania (w tym o celu sterowania i wielkościach zakłócających) Wielkość sterowana Wielkość zakłócająca Wielkość sterująca Układ otwarty sterowania W przykładzie : W przykładzie W przykładzie: Wielkość zakłócająca

19 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 19 Dla danych: Sprawdzić, czy można wybrać taką wartość I w, aby uchyb sterowania U ε =U 0 – U był równy zero Zadanie sterowania – utrzymać stałą wartość napięcia zasilania na poziomie: I rozwiązanie – nastawa układu sterującego dla nominalnych wartości zakłóceń cel sterowania – stała wartość napięcia zasilania parametry systemu sterowania wartości zakłóceń nominalne

20 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 20 Dla przykładowych danych: Można ….. i idealna jakość sterowania !

21 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 21 I rozwiązanie – jakość sterowania (przy zmianach zakłócenia) Dla obliczonego poprzednio I w, obliczyć wartości U przy zmianach prądu obciążenia I o o 100% w górę i w dół. Obliczyć dla tych przypadków uchyb sterowania Uε =U o – U Dla danych: Zadanie sterowania – utrzymać stałą wartość napięcia zasilania na poziomie: zakłócenie na poziomie nominalnym zakłócenie zmieniane

22 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 22 Z uzyskanej uprzednio zależności Dla I o = 0A Niedobrze

23 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 23 Dla I o = 200A Niedobrze

24 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 24 Przyczyna niezadowolenia - zakłócenia II rozwiązanie – wybór struktury IwIw ΦwΦw IoIo RzRz E ΦkΦk Obiekt sterowany Układ sterujący ωmωm

25 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 25 Obiekt sterowany Układ sterujący Dostępna wiedza o systemie sterowania (w tym o celu sterowania i wielkościach zakłócających Wielkość sterowana Wielkość zakłócająca Układ ze sprzężeniem w przód (z pomiarem wielkości zakłócającej) Wielkość sterująca W przykładzie : W przykładzie Wielkość zakłócająca W przykładzie :

26 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 26 Informacyjne sprzężenie w przód – przekazanie informacji o wartości zakłóceń oddziałujących na obiekt sterowany do układu sterującego W rozwiązaniu zastosowano:

27 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 27 Dla danych: Sprawdzić, czy można wybrać taką wartość I w, aby uchyb sterowania U ε =U 0 – U był równy zero Zadanie sterowania – utrzymać stałą wartość napięcia zasilania na poziomie: II rozwiązanie – nastawa układu sterującego dla nominalnych wartości zakłóceń cel sterowania – stała wartość napięcia zasilania parametry systemu sterowania wartości zakłóceń nominalne

28 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 28

29 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 29 Dla przykładowych danych: Można … i jakość sterowania idealna

30 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 30 Dla danych: Zadanie sterowania – utrzymać stałą wartość napięcia zasilania na poziomie: II rozwiązanie – jakość sterowania (przy zmianach zakłócenia) Dla obliczonego poprzednio I w, obliczyć wartości U przy zmianach prądu obciążenia o 100% w górę i w dół. Obliczyć dla tych przypadków uchyb sterowania Uε =U o – U zakłócenie na poziomie nominalnym zakłócenie zmieniane

31 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 31 Z uzyskanej uprzednio zależności Dla I o = 0A Lepiej

32 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 32 Dla I o = 200A Lepiej

33 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 33 IwIw ΦwΦw UoUo ΦkΦk  - IoIo RzRz E  - IkIk K5K5 UεUε III rozwiązanie – wybór struktury Obiekt sterowany Układ sterujący ωmωm

34 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 34 Zależności

35 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 35 Obiekt sterowany Układ sterujący Dostępna wiedza o systemie sterowania (w tym o celu sterowania i wielkościach zakłócających) Wielkość sterowana Wielkość zakłócająca Układ ze sprzężeniem zwrotnym (zamknięty układ sterowania) Wielkość sterująca W przykładzie W przykładzie: W przykładzie Wartość pożądana wielkości sterowanej Wielkość zakłócająca W przykładzie:

36 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 36 W rozwiązaniu zastosowano: Informacyjne sprzężenie zwrotne – przekazanie informacji o efektach/wynikach sterowania do układu sterującego Ujemne sprzężenie zwrotne – informacja o efektach/wynikach sterowania przeciwdziała niepożądanym zmianom wielkości sterowanej (wielkości sterowanych) System sterowania z ujemnym sprzężeniem zwrotnym nazywany jest układem regulacji

37 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 37 Dla danych: Sprawdzić, czy można wybrać taką wartość I w, aby uchyb sterowania U ε =U 0 – U był równy zero Zadanie sterowania – utrzymać stałą wartość napięcia zasilania na poziomie: III rozwiązanie – nastawa układu sterującego dla nominalnych wartości zakłóceń cel sterowania – stała wartość napięcia zasilania parametry systemu sterowania wartości zakłóceń nominalne

38 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 38 Odpowiedź można szybko podać, bo..... Można … i jakość sterowania idealna

39 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 39 Dla danych: Zadanie sterowania – utrzymać stałą wartość napięcia zasilania na poziomie: III rozwiązanie – jakość sterowania (przy zmianach zakłócenia) Dla obliczonego poprzednio I w, obliczyć wartości U przy zmianach prądu obciążenia o 100% w górę i w dół. Obliczyć dla tych przypadków uchyb sterowania Uε =U o – U zakłócenie na poziomie nominalnym zakłócenie zmieniane

40 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 40 oraz Otrzymamy

41 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 41 Ostatecznie Dla I o = 0A

42 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 42 Bardzo dobrze

43 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 43 Dla I o = 200A Bardzo dobrze

44 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 44 Przedstawiliśmy trzy podstawowe struktury sterowania Zasadnicza struktura sterowania automatycznego – struktura zamknięta

45 © Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 45 Dziękuję za uwagę – koniec materiału prezentowanego podczas wykładu


Pobierz ppt "© Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Pojęcia podstawowe 1 Podstawy automatyki I."

Podobne prezentacje


Reklamy Google