Reglerteknik, TSIU61. Föreläsning 1

Transkript

1 Reglerteknik, TSIU61 Föreläsning 1 Reglerteknik, ISY, Linköpings Universitet

2 Formalia 2(20) Hemsida. Föreläsnings-oh läggs ut ca en dag i förväg. Till varje föreläsning hör ett antal träningsuppgifter som gås igenom på lektionerna. Labanmälning startar efter föreläsning 2. Läroboken tillåten på tentan även om den innehåller anteckningar.

3 Samband mellan kurser 3(20) Praktik före teori (MI) tsiu06 Industriella styrsystem: Implementering av regulatorer tsiu61 Reglerteknik: matematisk beskrivning Teori före praktik (EL, DI, KA) tsiu61 Reglerteknik: matematisk beskrivning tsiu04 Industriella styrsystem: Implementering av regulatorer

4 Första föreläsningen 4(20) 1. Vad är reglerteknik? 2. Tre exempel i ett, modellering 3. Tre exempel i ett, lösningar 4. Enkla reglerprinciper

5 Vad är reglerteknik? 5(20) Finns nästan överallt men är ofta dold. Mobiltelefoner: rätt effektnivå Hemelektronik: läsning av CD, DVD, hårddiskar Bilar: låsningsfria bromsar, antisladdsystem Husuppvärmning: rätt temperatur Tvättmaskiner: rätt vätskemängd och temperatur Elnätet: rätt spänning och frekvens Internet: trafikflöden

6 Bilkörning utan antisladd 6(20)

7 Bilkörning med antisladd 7(20)

8 Mobiltelefoni 8(20) effektstyrning trafikstyrning demodulering signalgenerering

9 Flygplan 9(20) stabilisering farthållning, höjdhållning navigering automatsiktning...

10 Medicinsk teknik 10(20) dialysapparatur pacemakers anestesi...

11 Processindustri 11(20) pappersindustri stålverk raffinaderier...

12 Uppvärmning 12(20) En termostat på elementet håller temperaturen (ungefär) konstant.

13 Abstrakt reglerproblem 13(20) Alla dessa reglerproblem kan beskrivas på följande sätt: v Välj u så att y antar önskade värden. u styrsignal, insignal u y mätsignal, utsignal S v störsignal S process, system y

14 Exemplet antisladd 14(20) Selektiv bromsning för att få rätt rotationshastighet Insignal: bromsverkan på olika hjul Utsignal: rotationshastighet Störningar: Externa vridmoment (väglag), föraren(?)

15 Vilka är svårigheterna? 15(20) Det finns störningar på processen som man inte har kontroll över. Processen är aldrig känd exakt.

16 Kursens syfte 16(20) Visa principerna i de vanligaste reglersystemen. Lära ut beräkningarna bakom utvärdering konstruktion av regulatorer för linjära system med en insignal och en utsignal

17 Matematisk beskrivning varför? 17(20) Varför kan man inte konstruera reglersystem bara genom att prova sig fram? När verkligheten blir komplicerad måste man jobba systematiskt Det är mycket billigare att testa reglersystem i datorsimulering än i fullskaleexperiment. Datorsimulering kräver en matematisk modell. Reglersystemet måste ofta konstrueras innan ens en prototyp existerar.

18 Matematisk beskrivning 18(20) Utvärdering och konstruktion kräver en kvantitativ matematisk beskrivning av processen. Vi kommer att använda: differentialekvationer laplacetransformer

19 Tre exempel i ett. Förenklade modeller 19(20) Antisladd. ẏ = ay + bu + fv y rotationshast., u vridmoment från selektiv bromsning, v störande vridmoment, a > 0, b > 0 Tanknivå. ẏ = ay + bu + fv y vätskenivå, u pumphastighet, v störande flöde, (avvikelser från nominella värden) a > 0, b > 0 Tippledsstyrning av Gripen. ẏ = ay + bu + fv (kraftigt förenklat) y anfallsvinkel, u höjdroderutslag, v störande tippmoment, a 1, b > 0

20 Två grundläggande reglerprinciper 20(20) 1. Öppen styrning. Basera styrsignalen på Vad man vill uppnå (referenssignalen). Framkoppling från referens Mätta störningar. Framkoppling från störning En matematisk modell av systemet. 2. Återkoppling. Basera styrsignalen på mätningar av vad som faktiskt händer i systemet.