TSIU61: Reglerteknik. Sammanfattning från föreläsning 3 (2/4) ˆ PID-reglering. ˆ Specifikationer. ˆ Sammanfattning av föreläsning 3.

Relevanta dokument
TSIU61: Reglerteknik. PID-reglering Specifikationer. Gustaf Hendeby.

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik Föreläsning 3. Sammanfattning av föreläsning 2 PID-reglering Blockschemaräkning Reglerdesign för svävande kula

TSIU61: Reglerteknik. Poler och nollställen Stabilitet Blockschema. Gustaf Hendeby.

TSIU61: Reglerteknik. Frekvensbeskrivning Bodediagram. Gustaf Hendeby.

TSIU61: Reglerteknik. Sammanfattning av kursen. Gustaf Hendeby.

TSIU61: Reglerteknik. de(t) dt + K D. Sammanfattning från föreläsning 4 (2/3) Frekvensbeskrivning. ˆ Bodediagram. Proportionell }{{} Integrerande

Reglerteknik I: F3. Tidssvar, återkoppling och PID-regulatorn. Dave Zachariah. Inst. Informationsteknologi, Avd. Systemteknik

Föreläsning 2. Reglerteknik AK. c Bo Wahlberg. 3 september Avdelningen för reglerteknik Skolan för elektro- och systemteknik

AUTOMATIC CONTROL REGLERTEKNIK LINKÖPINGS UNIVERSITET. M. Enqvist TTIT62: Föreläsning 2. Här är

Välkomna till TSRT15 Reglerteknik Föreläsning 2

TSIU61: Reglerteknik. Lead-lag-regulatorn. Gustaf Hendeby.

Regulator. G (s) Figur 1: Blockdiagram för ett typiskt reglersystem

Lead-lag-reglering. Fundera på till den här föreläsningen. Fasavancerande (lead-) länk. Ex. P-regulator. Vi vill ha en regulator som uppfyller:

Välkomna till Reglerteknik Föreläsning 2

TSIU61: Reglerteknik. Reglerproblemet. Innehåll föreläsning 12: 1. Reglerproblemet: Ex design av farthållare. Sammanfattning av kursen

AUTOMATIC CONTROL REGLERTEKNIK LINKÖPINGS UNIVERSITET. M. Enqvist TTIT62: Föreläsning 3 AUTOMATIC CONTROL REGLERTEKNIK LINKÖPINGS UNIVERSITET

TSIU61: Reglerteknik. Matematiska modeller Laplacetransformen. Gustaf Hendeby.

TENTAMEN I REGLERTEKNIK

Laplacetransform, poler och nollställen

Systemteknik/Processreglering F2

Föreläsning 1 Reglerteknik AK

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 2

TSRT21 Dynamiska system och reglering Välkomna till Föreläsning 10

TSIU61: Reglerteknik. Regulatorsyntes mha bodediagram (1/4) Känslighet Robusthet. Sammanfattning av föreläsning 7

Föreläsning 3. Reglerteknik AK. c Bo Wahlberg. 9 september Avdelningen för reglerteknik Skolan för elektro- och systemteknik

Industriella styrsystem, TSIU06. Föreläsning 1

Från tidigare: Systemets poler (rötterna till kar. ekv.) påverkar egenskaperna hos diffekvationens lösning.

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

A

Övningar i Reglerteknik

Övning 3. Introduktion. Repetition

Industriella styrsystem, TSIU06. Föreläsning 1

TSIU61: Reglerteknik. Sammanfattning från föreläsning 5 (2/4) Stabilitet Specifikationer med frekvensbeskrivning

TSIU61: Reglerteknik. Sammanfattning av föreläsning 8 (2/2) Andra reglerstrukturer. ˆ Sammanfattning av föreläsning 8 ˆ Framkoppling från störsignalen

TENTAMEN: DEL A Reglerteknik I 5hp

TSIU61: Reglerteknik. Kursinformation Bakgrund. Gustaf Hendeby.

Reglerteknik är konsten att få saker att uppföra sig som man vill

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik Föreläsning 6. Sammanfattning av föreläsning 5 Lite mer om Bodediagram Den röda tråden!

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik Föreläsning 8. Sammanfattning av föreläsning 7 Framkoppling Den röda tråden!

Nyquistkriteriet, kretsformning

TENTAMEN I DYNAMISKA SYSTEM OCH REGLERING

Fredrik Lindsten Kontor 2A:521, Hus B, Reglerteknik Institutionen för systemteknik (ISY)

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik Föreläsning 4. Sammanfattning av föreläsning 3 Rotort Mer specifikationer Nollställen (om vi hinner)

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

TSIU61: Reglerteknik

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del A Tid: Torsdag 17 mars 2016, kl

Överföringsfunktion 21

INLÄMNINGSUPPGIFT I. REGLERTEKNIK I för STS3 & X4

PID-regulatorer och öppen styrning

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

TENTAMEN Reglerteknik 3p, X3

TENTAMEN: DEL A Reglerteknik I 5hp

ERE103 Reglerteknik D Tentamen

REGLERTEKNIK KTH REGLERTEKNIK AK EL1000/EL1110/EL En tillståndsmodell ges t.ex. av den styrbara kanoniska formen: s 2 +4s +1.

Reglerteknik AK, FRTF05

Frekvenssvaret är utsignalen då insginalen är en sinusvåg med frekvens ω och amplitud A,

Industriell reglerteknik: Föreläsning 3

Lösningsförslag till tentamen i Reglerteknik (TSRT19)

Lösningsförslag till tentamen i Reglerteknik Y/D (TSRT12)

Figure 1: Blockdiagram. V (s) + G C (s)y ref (s) 1 + G O (s)

Industriell reglerteknik: Föreläsning 4

REGLERTEKNIK KTH. REGLERTEKNIK AK EL1000/EL1110/EL1120 Tentamen , kl

Övningar i Reglerteknik. Differentialekvationer kan lösas med de metoder som behandlades i kurserna i matematisk analys. y(0) = 2,

Kort introduktion till Reglerteknik I

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik M Föreläsning 9

TENTAMEN I REGLERTEKNIK TSRT03, TSRT19

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

F13: Regulatorstrukturer och implementering

A. Stationära felet blir 0. B. Stationära felet blir 10 %. C. Man kan inte avgöra vad stationära felet blir enbart med hjälp av polerna.

TENTAMEN I TSRT91 REGLERTEKNIK

Figur 2: Bodediagrammets amplitudkurva i uppgift 1d

Industriella styrsystem, TSIU04. Föreläsning 1

EL1000/1120/1110 Reglerteknik AK

REGLERTEKNIK KTH. REGLERTEKNIK AK EL1000/EL1110/EL1120 Kortfattade lösningsförslag till tentamen , kl

TENTAMEN Reglerteknik 4.5hp X3

TENTAMEN I TSRT91 REGLERTEKNIK

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del A Tid: Onsdag 22 augusti 2018, kl

Kap 3 - Tidskontinuerliga LTI-system. Användning av Laplacetransformen för att beskriva LTI-system: Samband poler - respons i tidsplanet

TENTAMEN I TSRT22 REGLERTEKNIK

TENTAMEN I REGLERTEKNIK Y TSRT12 för Y3 och D3. Lycka till!

Lösningar till Tentamen i Reglerteknik AK EL1000/EL1100/EL

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik Föreläsning 7

Reglerteknik AK, FRTF05

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 9

REGLERTEKNIK, KTH. REGLERTEKNIK AK EL1000, EL1110 och EL1120

Specifikationer i frekvensplanet ( )

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

Reglerteknik AK Tentamen

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del A Tid: Onsdag 23 augusti 2017, kl

TENTAMEN I REGLERTEKNIK

Transkript:

TSIU6 Föreläsning 4 Gustaf Hendeby HT 207 / 22 Innehåll föreläsning 4 TSIU6: Reglerteknik Föreläsning 4 PID-reglering Specifikationer Gustaf Hendeby gustaf.hendeby@liu.se ˆ Sammanfattning av föreläsning 3 ˆ PID-reglering P -reglering minskar reglerfelet) I -reglering tar bort stationärt fel) D -reglering stabiliserar) ˆ Specifikationer TSIU6 Föreläsning 4 Gustaf Hendeby HT 207 2 / 22 Sammanfattning från föreläsning 3 /4) Överföringsfunktion Poler Gs) = b 0s m b s m b m s n a s n a n Rötterna till nämnaren kallas för systemets poler: TSIU6 Föreläsning 4 Gustaf Hendeby HT 207 3 / 22 Sammanfattning från föreläsning 3 2/4) Koppling mellan poler och stegsvar:. Ökat avstånd från origo snabbare system 2. Polen närmast origo bestämmer mest dominerande) 3. Komplexa poler svängigt system För en pol p j gäller Y p j ) =. Motsvarande tidsfunktion blir s n a s n a n = 0 yt) = A e p t A n e pnt

TSIU6 Föreläsning 4 Gustaf Hendeby HT 207 4 / 22 Sammanfattning från föreläsning 3 3/4) Insignal-utsignal) stabilitet ˆ En systemegenskap som innebär att utsignalen är begränsad om insignalen är det. ˆ Överföringsfunktionens poler ger oss ett enkelt kriterium ˆ Alla poler har realdelar < 0 stabilt ˆ Någon pol har realdelar > 0 instabilt TSIU6 Föreläsning 4 Gustaf Hendeby HT 207 5 / 22 Sammanfattning från föreläsning 3 4/4) r u Σ F G Σ Regulator: F s) System: Gs) Öppna systemet: G o s) = F s)gs) Slutna systemet: Y s) = F s)gs) F s)gs) Rs) = G cs)rs) Reglerfel: et) = rt) yt), Es) = Rs) Y s) Es) = Ss) kallas för känslighetsfunktionen Rs) = Ss)Rs) G o s) v y TSIU6 Föreläsning 4 Gustaf Hendeby HT 207 6 / 22 Sammanfattning från föreläsning 3 5/4) Principutseende hos ett stegsvar y Insignal: steg med amplitud r d Myf y f r 0.9y f d e0r PID-regulator 0.y f t T r Ts M yf : Översläng T r : Stigtid T s : Insvängningstid

TSIU6 Föreläsning 4 Gustaf Hendeby HT 207 8 / 22 Exempel: P-regulator för farthållare TSIU6 Föreläsning 4 Gustaf Hendeby HT 207 8 / 22 Exempel: P-regulator för farthållare TSIU6 Föreläsning 4 Gustaf Hendeby HT 207 9 / 22 P-regulator: egenskaper P-regulator: Insignalen är proportionell mot reglerfelet TSIU6 Föreläsning 4 Gustaf Hendeby HT 207 0 / 22 Exempel: PI-regulator för farthållare ut) = K P rt) yt) ) = KP et) Fördelar ˆ Minska statiska reglerfelet lim t et) samt göra systemet snabbare genom att öka K P. ˆ Extremt enkel implementering. Nackdelar ˆ Visst statiskt reglerfel uppstår oftast. ˆ Stora styrsignaler krävs när K ökas för att minska reglerfelet.

TSIU6 Föreläsning 4 Gustaf Hendeby HT 207 0 / 22 Exempel: PI-regulator för farthållare TSIU6 Föreläsning 4 Gustaf Hendeby HT 207 0 / 22 Exempel: PI-regulator för farthållare TSIU6 Föreläsning 4 Gustaf Hendeby HT 207 / 22 PI-regulator: egenskaper PI-regulator: Lägg till en term som ökar så länge reglerfelet kvarstår Fördelar ut) = K P et) K I eτ) dτ Vi kan reglera bort det statiska reglerfelet vid ett steg) Nackdelar Kan ofta bli instabilt litar för mycket på gammal information) samt leda till ett oscillativt system. 0 TSIU6 Föreläsning 4 Gustaf Hendeby HT 207 2 / 22 PID-regulator: egenskaper D-del PID-regulator: Lägg till en term som tar hänsyn till vad som troligtvis kommer att hända derivatadelen predikterar) Fördelar: ut) = K P et) K I eτ) dτ K D ėt) Kan krävas för stabilitet samt kan reducera oscillationer. Nackdelar: Deriverar en mätsignal som ofta är brusig 0 Farthållaren redan tillräckligt bra, vi behöver ej D-del.)

TSIU6 Föreläsning 4 Gustaf Hendeby HT 207 3 / 22 PID-regulator ut) = K P et) K I eτ) dτ }{{} t 0 Proportionell }{{} Integrerande et) = rt) yt) är reglerfelet. PID formuleringar Laplacetransform för PID regulatorn Us) = K P K ) I s K Ds Es) En alternativ parametrisering Us) = K ) T I s K Ds Es) K D det) dt }{{} Deriverande TSIU6 Föreläsning 4 Gustaf Hendeby HT 207 4 / 22 Att tänka på till nästa övning ˆ För farthållaren använde vi en PI-regulator P minskar reglerfeltet, snabbar upp I tar bort stationära fel, bilen uppnår önskad hastighet ˆ Fundera på vilken typ av regulator som passar för andra tillämpningar! TSIU6 Föreläsning 4 Gustaf Hendeby HT 207 5 / 22 Vilken regulator passar här? TSIU6 Föreläsning 4 Gustaf Hendeby HT 207 6 / 22 Modellfri inställning av PID-regulator /2) Reglermål: Låt vinkeln mellan bil och släp följa rattens rörelse ˆ Regulatorn påverkar framhjulens vinkel aktiv styrning). ˆ Vilken typ av regulator passar P, PI, PD, PID? Filmerna med tillstånd från ZF Lenksysteme PID-regulatorn beskrivs av ekvationen ut) = K P et) K I eτ) dτ K D ėt) eller Laplacetransformerat Us) = 0 K P K ) I s K Ds Es) ofta skriver man om PID-regulatorn som Us) = K ) T I s K Ds Es)

TSIU6 Föreläsning 4 Gustaf Hendeby HT 207 7 / 22 Modellfri inställning av PID-regulator 2/2) Ziegler-Nicholds metod Us) = K ) T I s K Ds Es). Ställ in T I = och T D = 0, dvs koppla bort I- och D-del 2. Öka K tills systemet börjar självsvänga 3. Notera detta K = K 0, och periodtiden T 0 4. Ställ in enligt tabell: Felkoefficienter Regulator K T I T D P 0.50K 0 PI 0.45K 0 T 0 /.2 PID 0.60K 0 T 0 /2 T 0 /8 TSIU6 Föreläsning 4 Gustaf Hendeby HT 207 9 / 22 Felkoefficienter /2) r u Σ F G Σ Vi vill ha G c s) =, Ss) = 0! ˆ Kan vi definiera hur väl reglersystemet approximerar detta idealtillstånd. ˆ Studera Es) för olika val av referenssignal, vilket leder till att vi kan definiera de sk felkoefficienterna till systemet Es) = Rs) = Ss)Rs) G o s) v y TSIU6 Föreläsning 4 Gustaf Hendeby HT 207 20 / 22 Felkoefficienter 2/2) För ett insignal-utsignalstabilt återkopplat systemet gäller: rt) = A = e 0 = lim s 0 G o s) = S0) rt) = At Om e 0 = 0 = e = lim s 0 sg o s) = lim s 0 rt) = A Om e 0 = e = 0 2 t2 = e 2 = lim s 0 s 2 G o s) = lim s 0 S0) s S0) s 2 Felkoefficienterna kan alltså ses som koefficienter i en serieutveckling av känslighetsfunktionen Ss) = e 0 e s e 2 s 2...

TSIU6 Föreläsning 4 Gustaf Hendeby HT 207 22 / 22 Några begrepp som får summera föreläsning 4 PID-regulator: Sammanfattning ˆ Proportionell minskar reglerfelet, snabbar upp) ˆ Integrerande tar bort stationärt fel, oscillerande verkan) ˆ Deriverande har en stabiliserande verkan) Felkoefficienter: Visar hur det statiska felet blir för olika typer av referenssignaler.