Reglerteknik I: F1. Introduktion. Dave Zachariah. Inst. Informationsteknologi, Avd. Systemteknik

Relevanta dokument
Kort introduktion till Reglerteknik I

Kort introduktion till Reglerteknik I

Reglerteknik I: F2. Överföringsfunktionen, poler och stabilitet. Dave Zachariah. Inst. Informationsteknologi, Avd. Systemteknik

TSIU61: Reglerteknik. Matematiska modeller Laplacetransformen. Gustaf Hendeby.

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

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 1

Reglerteknik I: F10. Tillståndsåterkoppling med observatörer. Dave Zachariah. Inst. Informationsteknologi, Avd. Systemteknik

TENTAMEN I DYNAMISKA SYSTEM OCH REGLERING

Föreläsning 1 Reglerteknik AK

TENTAMEN I REGLERTEKNIK

TSRT21 Dynamiska system och reglering Välkomna till Föreläsning 1!

TENTAMEN: DEL A Reglerteknik I 5hp

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 1

TENTAMEN I REGLERTEKNIK Y/D

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

TENTAMEN I DYNAMISKA SYSTEM OCH REGLERING

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

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

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 2

Föreläsning 7. Reglerteknik AK. c Bo Wahlberg. 26 september Avdelningen för Reglerteknik Skolan för elektro- och systemteknik

Laplacetransform, poler och nollställen

INLÄMNINGSUPPGIFT I. REGLERTEKNIK I för STS3 & X4

EL1000/1120/1110 Reglerteknik AK

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

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

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

TENTAMEN I DYNAMISKA SYSTEM OCH REGLERING

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 9

TENTAMEN: DEL B Reglerteknik I 5hp

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

TENTAMEN: DEL A Reglerteknik I 5hp

Välkomna till Reglerteknik Föreläsning 2

TENTAMEN I REGLERTEKNIK Y/D

Reglerteori. Föreläsning 11. Torkel Glad

TENTAMEN: DEL A Reglerteknik I 5hp

Välkomna till TSRT15 Reglerteknik Föreläsning 2

REGLERTEKNIK, KTH. REGLERTEKNIK AK EL1000, EL1110 och EL1120

TSRT21 Dynamiska system och reglering Välkomna till Föreläsning 10

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

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

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

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

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

TENTAMEN Reglerteknik 4.5hp X3

TENTAMEN I REGLERTEKNIK Y/D

TENTAMEN I TSRT19 REGLERTEKNIK

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del A Tid: Torsdag 15 december 2016, kl

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

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik M Föreläsning 7. Framkoppling Koppling mellan öppna systemets Bodediagram och slutna systemets stabilitet

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

TENTAMEN I REGLERTEKNIK I

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

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

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

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

TENTAMEN: DEL B Reglerteknik I 5hp

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

TSIU61: Reglerteknik. Kursinformation Bakgrund. Gustaf Hendeby.

Lösningsförslag till tentamen i Reglerteknik (TSRT19)

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

Välkomna till Reglerteknik 2015!!

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

TENTAMEN: DEL A Reglerteknik I 5hp

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

TENTAMEN I TSRT91 REGLERTEKNIK

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

övningstentamen I DYNAMISKA SYSTEM OCH REGLERING

TENTAMEN I REGLERTEKNIK TSRT03, TSRT19

Reglerteknik, TSIU61. Föreläsning 1

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

TENTAMEN I TSRT91 REGLERTEKNIK

Fjärde upplagan och tredje upplagan (båda 2006)

Reglerteknik AK, FRTF05

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

Reglerteknik AK, Period 2, 2013 Föreläsning 12. Jonas Mårtensson, kursansvarig

TENTAMEN Reglerteknik 3p, X3

Reglerteknik Z / Bt/I/Kf/F

Reglerteknik AK Tentamen

Reglerteknik, TSIU61. Föreläsning 2: Laplacetransformen

F13: Regulatorstrukturer och implementering

ÖVNINGSTENTAMEN Reglerteknik I 5hp

Transkript:

Reglerteknik I: F1 Introduktion Dave Zachariah Inst. Informationsteknologi, Avd. Systemteknik 1 / 14

Vad är reglerteknik? Läran om dynamiska system och deras styrning. System = Process = Ett objekt vars egenskaper vi vill studera/styra. 2 / 14

Vad är reglerteknik? Läran om dynamiska system och deras styrning. System = Process = Ett objekt vars egenskaper vi vill studera/styra. insignal(er) u System utsignal(er) y M.h.a. insignalen u kan vi påverka systemet och dess utsignal. Utsignalen y är en signal som vi kan mäta och/eller vill styra. 2 / 14

Dynamiska system Statiskt system: y(t) = f (u(t)), beror av u:s värde just nu! Dynamiskt system: y(t) kan bero av u(τ) för alla τ t. 3 / 14

Dynamiska system Statiskt system: y(t) = f (u(t)), beror av u:s värde just nu! Dynamiskt system: y(t) kan bero av u(τ) för alla τ t. 95 Gaspådrag (%), hastighet (km/h) 90 85 80 75 70 65 60 y(t) = bilens hastighet u(t) = gaspådrag 55 50 0 10 20 30 40 50 60 tid (sekunder) 3 / 14 Konsekvens: insignalens värde nu påverkar utsignalens framtida värden. Dynamiska system har minne.

Exempel på tillämpningar Figur: Biomedicin och molekylära interaktioner 4 / 14

Exempel pa tilla mpningar Figur: Fordonsreglering och utsla ppsreducering 4 / 14

Exempel på tillämpningar Figur: Flygreglering och stabilisering 4 / 14

Exempel på tillämpningar Figur: Robotik and autonoma system 4 / 14

Exempel på tillämpningar Figur: Industriella processer och energisystem 4 / 14

Reglering i ett nötskal y + u F: Vilken insignal u till motorn så att utsignalen y håller sig omkring önskad refernsnivå r = 0? 5 / 14

Reglering i ett nötskal y + u F: Vilken insignal u till motorn så att utsignalen y håller sig omkring önskad refernsnivå r = 0? Den insignalen u ska räknas ut av en regulator! Design av regulatorn är det praktiska målet för reglerteori 5 / 14

Reglering i ett nötskal Exempel Laboration från Reglerteknik II 6 / 14

Reglering utan återkoppling Bestäm u(t) som ger systemet önskade egenskaper: y(t) ska följa referenssignalen r(t) så nära som möjligt trots inverkan av störningar v(t). Öppen styrning: u(t) förutbestämd funktion för att nå referens. v(t) r(t) Regulator u(t) System y(t) 7 / 14

Reglering utan återkoppling Bestäm u(t) som ger systemet önskade egenskaper: y(t) ska följa referenssignalen r(t) så nära som möjligt trots inverkan av störningar v(t). Öppen styrning: u(t) förutbestämd funktion för att nå referens. v(t) r(t) Regulator u(t) System y(t) 7 / 14 Svårigheter: Kräver exakt kunskap om systemet. Tar inte hänsyn till okända störningar.

Reglering med återkoppling Återkoppling: Använd också uppmätt y(t) för att bestämma u(t). v(t) r(t) Regulator u(t) System y(t) 8 / 14

Reglering med återkoppling Återkoppling: Använd också uppmätt y(t) för att bestämma u(t). v(t) r(t) Regulator u(t) System y(t) Fördelar: Kräver bara approximativ model av systemet. Kan kompensera för okända störningar. 8 / 14

Reglering med återkoppling Återkoppling: Använd också uppmätt y(t) för att bestämma u(t). v(t) r(t) Regulator u(t) System y(t) Fördelar: Kräver bara approximativ model av systemet. Kan kompensera för okända störningar. Svårigheter: Kan skapa instabilitet om feldesignat. 8 / 14

Typiska önskemål Huvudkrav: Det reglerade systemet ska vara stabilt. Om referenssignalen ändras ska utsignalen snabbt komma till rätt nivå, utan oscillationer och med rimligt stor styrsignal. Om en störning inträffar ska utsignalen snabbt återvända till referenssignalen. Reglerproblemet: Designa en regulator som gör att det reglerade systemet uppfyller önskemålen. 9 / 14

Kursen Innehåll Kursbok: Reglerteknik Grundläggande teori avt Glad & L Ljung, 4:e upplagan från 2006, Studentlitteratur. Kurshemsida: www.it.uu.se/edu/course/homepage/regtek/vt15 Även Studentportalen kommer att användas. Kursmoment: Analys av linjära dynamiska system (kapitlen 2, 4 & 8) Återkopplade system (kapitlen 3, 5, 6 & 9) Enkla styr-/reglerprinciper (=regulatorer) PID-regulatorn (kapitel 3) Lead-lagregulatorer (kapitel 5) Framkoppling och kaskadreglering (kapitel 7) Tillståndsåterkoppling (kapitel 9) 10 / 14

Kursen Examinationsformer Laborationer: Beräkningslaborationer (frivilliga) Processlaborationer (obligatoriska) Tentamen: Varje moment bedöms utifrån tre kriterier: i) inlämnat svar, ii) visat att man förstått frågan, iii) gett en rimlig lösning. Del A: Godkänt på alla moment = godkänt på tentamen, ger betyget tre Del B: Del B är frivillig, krävs för betygen fyra och fem. Inlämningsuppgifter: 2 frivilliga inlämningsuppgifter INL1+INL2, som korrekt lösta och inlämnade före respektive deadline ger bonuspoäng på Del B på tentamen. 11 / 14

Matematiska modeller av system u(t) G y(t) Figur: Grafisk representation av systemet G med insignal and utsignal. Modeller är varken sanna eller falska, utan mer eller mindre träffsäkra användbara representationer av underliggande mekanismer. 12 / 14

Bygg intuition från enkla system Ex. #1: Fordon i rörelse F fr m y u Figur: Kraft u(t) och hastighet y(t). Fysikalisk princip: Newton s lag F = mẏ, där F = u F fr = u Cy. [Tavla: Linjär diff. ekvation] 13 / 14

Bygg intuition från enkla system Ex. #2: Dämpare y u Figur: Kraft u(t) och position y(t). 13 / 14 Fysikalisk princip: Newton s lag F = mÿ, där F = u Ky. [Tavla: Linjär diff. ekvation]

Bygg intuition från enkla system Ex. #3: Inverterad pendel L y mg u Figur: Vridmoment u(t) och vinkel y(t). 13 / 14 Fysikalisk princip: Momentekvationen (ml 2 /3)ÿ = u + (mgl/2) sin(y). Använd Taylorutvecking kring y = 0: sin(y) sin(0) + cos(0)(y 0) = y [Tavla: Linjär diff. ekvation]

Linjära systemmodeller Linjära tidsinvarianta modeller är användbara och träffsäkra nog för många reglertillämpningar. u(t) G y(t) 14 / 14

Linjära systemmodeller Linjära tidsinvarianta modeller är användbara och träffsäkra nog för många reglertillämpningar. u(t) G y(t) Differentialekvation är en beskrivning av relationen mellan in- och utsignal, dvs. G: d n dt n y + + a d n 1 dt y + a d n ny = b 0 dt m u + + b d m 1 dt u + b mu med initialvillkor. Ofta svårttolkat! 14 / 14

Linjära systemmodeller Linjära tidsinvarianta modeller är användbara och träffsäkra nog för många reglertillämpningar. u(t) G y(t) 14 / 14 Olika matematiska beskrivningar av relationen mellan in- och utsignal, dvs. G: 1. Differentialekvation 2. Viktfunktioner 3. Överföringsfunktion 4. Frekvenssvar 5. Tillståndsbeskrivning De sista tre är mer hanterbara och praktiska!

Linjära systemmodeller Linjära tidsinvarianta modeller är användbara och träffsäkra nog för många reglertillämpningar. u(t) G y(t) Repetera grundläggande: 1. Komplexa tal 2. Linjära ordinära differentialekvationer 3. Laplacetransform 4. Linjärisering med Taylorutveckling 5. Vektor/matrisoperationer och egenvärden Se Repetition av grundläggande matematik! 14 / 14