Vad är reglerteknik? Reglerteknik AK F1. Vad är ett dynamiskt system? Principer för reglering. Vad är återkoppling? Alternativ: Framkoppling

Transkript

1 Rglrknik AK F Vad är rglrknik? Vad är rglrknik? ID-rglaorn Rglrknik handlar om rglring av dynamiska sysm A få dynamiska sysm a ppföra sig som önska / 4 2 / 4 Vad är dynamisk sysm? rincipr för rglring Dynamiska sysm har minn n rögh Usignaln bror in vara på nvarand insignal, an ävn idigar Bskrivs ofa absrak md hjälp av blockdiagram illsånd Fndamnala rglrkniska principr: Årkoppling / rglring i sln loop Framkoppling / rglring i öppn loop insignalr signalr 3 / 4 4 / 4 Vad är årkoppling? Alrnaiv: Framkoppling sörningar rfrns (börvärd) syrsignal (rocss) mäsignal (ärvärd) rfrns syrsignal sörningar signal årkoppling (procss) är d vi vill syra Jämför fakisk rsla (mäsignal) md önska rsla (rfrns) Gör förändringar bräknad av rglaor basra på dssa dsignas för a ppnå önska bnd Koninrlig procss! Bhövs: snsor (mär vad som händr) akaor (kan påvrka sysm) 5 / 4 Gör n plan i förväg och xkvra dn Ingn informaion om vad som händr i sysm skickas ill rglaor 6 / 4 Exmpl: Farhållar Exmpl: Farhållar i öppn loop (framkoppling) Typisk rglrproblm: Dsigna rglaor för a hålla konsan far gaspådrag (abll) gaspådrag (procssinsignal): Gaspådrag rocsssignal (mäsignal): ns far Önskad signal (rfrnssignal): Syrning i öppn loop roblm? Hvdsakliga sörningar: Väglning, 7 / 4 8 / 4

2 Exmpl: Farhållar md årkoppling Rglrkniska applikaionr - Indsrilla roboar ABB IRB gas fl Anal axlar: 6 Max las: kg Arbsområd: 542 mm Nogrannh: ±.mm Massa: 35 kg Syrning i sln loop : Fl > : öka gaspådrag Fl < : minska gaspådrag (Mn hr myck?) Dsignkompromiss: Kraf, far, syvh, prcision, rprbarh mo kosnad, vik, lkonsmpion 9 / 4 / 4 Robognskapr Sabilisring rcision: Många sysm bhövr sabilisring m.h.a. rglring för a fngra Vido [hps:// Far: Flygplan Cyklar Vido [hps:// Sgway Rakr Kraf: Exorma rakionr... Vido [hps:// Rglrknik (årkoppling) nödvändig för a knna åsadkomma da! / 4 2 / 4 Försa flygningn Invrrad pndlproblm Sgway/swagway/monowhl Spac-X raklandning: Från förläsning av Wilbr Wrigh 9: W know how o consrc airplans. W also know Vido [hps:// 9] Vido [hps:// 27] how o bild ngins. Inabiliy o balanc and sr sill confrons sdns of h flying problm. Whn his on far has bn workd o, h ag of flying will hav arrivd, for all ohr difficlis ar of minor imporanc. Vanligas idn var a bygga sabila flygplan. Brödrna Wrigh byggd insabil flygplan som var manövrr- Fndamnal rglrknisk problm: Balansra invrrad pndl bar. 3 / 4 4 / 4 ar Qadrocoprs c Moorrglring Krafövrföring (Adapiv) Farhållning Anisladdsysm Filassisans Anikrocksysm Vido arkringsassisans... [Raffallo D Andra, Insi for Dynamic s and Conrol, ETH, Swizrland] 5 / 4 6 / 4 2

3 Dynamic works Kiva sysms Vido [hps://vimo.com/34653] [Raffallo D Andra, Insi for Dynamic s and Conrol, ETH, Swizrland] Mobil varhs Grndads 3 av Mick Monz, r Wrman och Raffallo D Andra Sålds ill Amazon 22 för $775 million Nmra hl inhos hos Amazon 8 / 4 7 / 4 Alas Boson Dynamics Rglrknik Vido [hps:// Vido [hps:// 9 / 4 2 / 4 Svår a åka sgway? Dn nkla sandardkrsn r y Σ rocss Vido [hps:// Mål: mäsignaln y ska följa rfrnsn r n bräknar syrsignaln ifrån rglrfl = r y n dsignas för a ppnå y r ros sörningar 2 / 4 22 / 4 Enkla rglaorr Exmpl: gn r = C Ugn y Av/på-rglaorn Dn nklas änkbara rglaorn ID-rglaorn Dn absol vanligas rglaorypn i indsrin = proporionll I = ingrrand D = drivrand y = ppmä mprar r = önskad mprar = värmlmns ffk ( ) 23 / 4 24 / 4 3

4 Av/på-rglring Simlring av gnn md av/på-rglring () = { max, () > min, () < Mäsignal, rfrns max.5 min / 4 26 / 4 Nackdlar md av/på-rglring -rglring Inför proporionalband för små rglrfl: Svängningar Sliag på akaorr Fngrar bara för procssr md nkl dynamik och låga prsandakrav max, () > () = + K (), () min, () < K = proporionalförsärkning max min roporionalband 27 / 4 28 / 4 Simlring av gnn md -rglring ( = ) Miniproblm Mäsignal, rfrns Ungfär vilk K-värd används vid simlringn på förra bildn? Saionär rglrfl 29 / 4 3 / 4 Saionär fl vid -rglring Simlring av -rglring md öka K Anag a -rglaorn jobbar i proporionalband ( < < ). Då: = K Mäsignal, rfrns Två sä a liminra d saionära fl: Lå K Säll in så a = i jämvik Snabbar rglring, mn mr svängningar 3 / 4 32 / 4 4

5 I-rglring Simlring av gnn md I-rglring Ersä dn konsana rmn md n ingraldl: () = K T i = ingralid ) (()+ Ti (τ)dτ Mäsignal, rfrns (Nora a I-rglaorn i sig är dynamisk sysm!) Rglrfl går asympoisk mo noll Man kan bvisa a d saionära fl allid blir noll vid I-rglring 33 / 4 34 / 4 Simlring av gnn md minska T i rdikion Mäsignal, rfrns En I-rglaor innhållr ingn prdikion av framida fl Samma syrsignal fås i bägg dssa fall:.5 I I id id Sörr ingralvrkan Snabbar rglring, mn mr svängningar 35 / 4 36 / 4 ID-rglring Simlring av gnn md ID-rglring Hasighn kan dämpas gnom a införa n drivaadl: () = K (()+ Ti ) d() (τ)dτ + T d d Mäsignal, rfrns T d = drivaaid Drivaadln försökr ppskaa hr myck fl kommr a ha ändras om T d idsnhr: (+T d ) ()+T d d() d Snabb och väldämpa svar, ing saionär fl 37 / 4 38 / 4 Sammanfaning av ID Laboraion Empirisk ID-rglring Rglrfl Nid Dåid Framid Rglring av vannivån i övr llr ndr ankn mp Öppn och sln rglring Manll och aomaisk rglring ID Empirisk insällning av -, I- och +T d ID-rglaorr Tr paramrar a sälla in: K, T i, T d 39 / 4 4 / 4 5