Diverse 2(26) Laborationer 4(26)

Transkript

1 Diverse 2(26) (Reglereknik) Marin Enqvis Reglereknik Insiuionen för sysemeknik Linköpings universie Föreläsare och examinaorer: Marin Enqvis (ISY) Simin Nadjm-Tehrani (IDA) Lekionsassisener: Jonas Callmer (räkneövningar) Mikael Asplund (förberedelser inför lab 2, även labass) Gäsföreläsare: Fredrik Gunnarsson (Ericsson/LiU) Kurshemsida: hp:// Innehåll och examinaion 3(26) Laboraioner 4(26) Tre deleman i kursen: Åerkoppling och specifikaioner Tidsdiskrea sysem Realidssysem Examinaion: Basgruppsarbee Två obligaoriska laboraioner En skriflig enamen (Hjälpmedel: Tabeller, formelsamlingar, miniräknare, böcker som är markerade med i lieraurlisan) Lab 1: PID-reglering av vaenank (4h) Lokal: RT1 (Reglerekniks laboek) Anmälningslisor säs upp på ISY:s anslagsavla (uanför BG-rummen) efer föreläsningen Lab 2: Schemaläggning av processer i fobollspelande roboar (x2h) Lokal: IDA:s PC-salar (se schema) Webbaserad anmälning (se kurshemsidan)

2 Vem är jag? (26) Marin Enqvis: Y-linjen (exjobb på Nira Dynamics AB) Dokorand i reglereknik - Dokorsavhandling: Linear Models of Nonlinear Sysems Vad är reglereknik? Posdocår på e universie i Bryssel, Belgien, under 6 Nu: Universieslekor i reglereknik Reglereknik 7(26) Osynlig reglereknik 8(26) Konsen a få saker a uppföra sig som vi vill. A syra e sysem genom a under drif göra auomaiska korrigeringar basera på mäningar. Mycke som vi människor gör kan ses som reglereknik (fas man änker ofa ine på de). r Σ F u G y Umaningar: Sörningar 1 Delvis okända sysemegenskaper Foo: Wikipedia Många reglerekniska sysem är osynliga. De finns go om roliga illämpningar som innehåller reglereknik...

3 Exempel: Flygplan 9(26) Exempel: Bilar 1(26) Moderna flygplan innehåller många reglerekniska sysem som.ex.: auopiloer sysem som påverkar rodren Airbus A38 Foo: Wikipedia I denna illämpning vill man knappas pröva sig fram ill en god reglering. Kunskaper i reglerekniska meoder är nödvändiga. Dagens bilar innehåller många reglersysem. Några exempel är: låsningsfria bromsar (ABS) ani-sladd-sysem farhållare Saab 9-3 Foo: Wikipedia Fler exempel 11(26) Reglerprobleme 12(26) Temperaurreglering i hus Indusriroboar Reglering av jockleken hos plå i e valsverk Effekreglering i mobilelefoner Reglering av daaak i näverk (Inerne, mobilelefoni, m.fl.) Riksbankens inflaionsreglering m.h.a. reporänan Reglering av medveandegraden vid narkos (pågående forskning) Vad är gemensam för alla dessa problem? Välj syrsignalen u() så a syseme S (enlig mäsignalen y()) beer sig som önska (referenssignalen r()) ros inverkan av sörningar v(). Här kommer vi i försa hand a ia på linjära, dynamiska sysem. u S v y

4 Linjära sysem 13(26) Dynamiska sysem 14(26) För e linjär sysem med insignal u() och usignal y() gäller de a om u() = u 1 () y() = y 1 () och så måse u() = u 2 () y() = y 2 () u() = k 1 u 1 () + k 2 u 2 () y() = k 1 y 1 () + k 2 y 2 () (superposiionsprincipen). Dynamiska sysem = sysem med minne Sysemes illsånd beror allså på vad som har hän idigare. Exempel: emperauren i e rum hasigheen och läge hos en bil den ekonomiska konjunkuren i e land Mosas: Saisk sysem Åerkoppling (26) Modeller 16(26) En fundamenal princip inom reglerekniken är åerkoppling. Exempel: Temperaurreglering i e hus Formulera e önskemål om emperauren. Mä den akuella emperauren. r Σ F u G y Öka effeken i värmesyseme om emperauren är för låg (och värom). 1 Om man har en maemaisk modell av e sysem kan man besämma e lämplig sä a syra de uan a behöva pröva sig fram. Modellbaserad reglerdesign sparar liv sparar id sparar pengar gör de möjlig a analysera icke exiserande reglerekniska sysem (och förusäga evenuella problem) E exempel på en yp av modeller: Differenialekvaioner

5 En parenes: Reglereknik som ämne 17(26) Exempel: Farhållare i en bil 18(26) Fram ills 19-ales mi var reglerekniken vanligen ämnesspecifik. Exempel: - Processreglering - Krafgenerering - Telekommunikaion - Auopiloer Modeller möjliggör absrakion och generella lösningsmeoder. En idig mekanisk regulaor Uan modeller: Tveksam om reglereknik skulle vara e ege ämne. En enkel modell av en bil kan formuleras m.h.a. Newons andra lag ( F k = ma): Här är mẏ() = u() f l (y()) v() y() = bilens hasighe [m/s] u() = drivande/bromsande kraf från moor/bromsar [N] f l (y()) = bromsande kraf p.g.a. lufmosånde [N] v() = sörning som beror på vägens luning [N] m = bilens massa [kg] Öppen syrning: Plan mark 19(26) Öppen syrning: Uppförsbacke (26) Farhållare, öppen syrning (r=, phi=, alpha=) Farhållare, öppen syrning (r=, phi=1, alpha=) 1 1 Här: y() då. OK! Här: y() 16. då. Ej OK!

6 Slusas 21(26) P-reglering: Plan mark 22(26) Farhållare, P reglering (r=, phi=, alpha=) Öppen syrning (syrning uan hjälp av mäningar) är känslig för sörningar och modellfel. 1 Öppen syrning K=1 K= P-reglering: Uppförsbacke 23(26) Slusas 24(26) Farhållare, P reglering (r=, phi=1, alpha=) 1 Med hjälp av åerkoppling kan man minska inverkan av sörningar och modellfel. Öppen syrning K=1 K=

7 Samplad reglering (26) Samplade in- och usignaler 26(26) Idag används ofas daorer för reglering Samplad reglering: y() u(kt ) r() r(kt ) u(kt ) u() y() Sample Regulaor Hold Sysem y(kt ) y(kt ) u() Fördelar med samplad reglering: enkel a implemenera godyckliga funkioner (.ex. idsfördröjningar, olinjärieer, logiska uryck), billigare hårdvara, bäre flexibilie Nackdelar: fler paramerar a välja, kan försämra regleringen