TENTAMEN I REGLERTEKNIK I

Relevanta dokument
Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

TENTAMEN I REGLERTEKNIK

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

TENTAMEN I REGLERTEKNIK Y/D

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

TENTAMEN I TSRT19 REGLERTEKNIK

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

TENTAMEN I REGLERTEKNIK Y/D

TENTAMEN I REGLERTEKNIK TSRT03, TSRT19

övningstentamen I DYNAMISKA SYSTEM OCH REGLERING

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

TENTAMEN I REGLERTEKNIK Y/D

TENTAMEN I REGLERTEKNIK Y/D

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

TENTAMEN I DYNAMISKA SYSTEM OCH REGLERING

TENTAMEN I DYNAMISKA SYSTEM OCH REGLERING

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

TENTAMEN I TSRT91 REGLERTEKNIK

TENTAMEN I TSRT91 REGLERTEKNIK

TENTAMEN I TSRT91 REGLERTEKNIK

TENTAMEN I TSRT22 REGLERTEKNIK

TENTAMEN I REGLERTEKNIK

TENTAMEN REGLERTEKNIK TSRT15

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

TENTAMEN I TSRT91 REGLERTEKNIK

TENTAMEN I DYNAMISKA SYSTEM OCH REGLERING

REGLERTEKNIK, KTH. REGLERTEKNIK AK EL1000, EL1110 och EL1120

Figur 2: Bodediagrammets amplitudkurva i uppgift 1d

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

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

TENTAMEN: DEL B Reglerteknik I 5hp

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

Lösningsförslag till tentamen i Reglerteknik Y/D (TSRT12)

Reglerteknik AK, Period 2, 2013 Föreläsning 6. Jonas Mårtensson, kursansvarig

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

TENTAMEN I REGLERTEKNIK Y (TSRT12)

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

Reglerteknik AK. Tentamen 9 maj 2015 kl 08 13

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

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

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

Tentamen i Reglerteknik, 4p för D2/E2/T2

Tentamen i Reglerteknik, för D2/E2/T2

Reglerteknik AK, FRT010

Reglerteknik AK. Tentamen kl

TENTAMEN Reglerteknik 4.5hp X3

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

TENTAMEN: DEL A Reglerteknik I 5hp

TENTAMEN I REALTIDSPROCESSER OCH REGLERING TTIT62

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

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

Tentamen i Styr- och Reglerteknik, för U3 och EI2

Reglerteknik AK Tentamen

TENTAMEN Reglerteknik 3p, X3

Lösningar till Tentamen i Reglerteknik AK EL1000/EL1100/EL

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

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 4

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

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

Lösningar till Tentamen i Reglerteknik AK EL1000/EL1100/EL

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 2

Reglerteknik AK, FRTF05

Reglerteknik AK. Tentamen 27 oktober 2015 kl 8-13

TENTAMEN I TSRT07 INDUSTRIELL REGLERTEKNIK

TENTAMEN I REALTIDSPROCESSER OCH REGLERING TTIT62

Lösningsförslag till tentamen i Reglerteknik (TSRT19)

Övning 3. Introduktion. Repetition

ERE103 Reglerteknik D Tentamen

TENTAMEN Reglerteknik 4.5hp X3

TENTAMEN I TSRT09 REGLERTEORI

Tentamen i Styr- och Reglerteknik, för U3 och EI2

Reglerteknik AK. Tentamen 24 oktober 2016 kl 8-13

TENTAMEN: DEL A Reglerteknik I 5hp

Transkript:

TENTAMEN I REGLERTEKNIK I SAL: TER2 TID: 6 mars 2, klockan 8-3 KURS: TSRT9, Reglerteknik I PROVKOD: TEN INSTITUTION: ISY ANTAL UPPGIFTER: 5 ANTAL SIDOR PÅ TENTAMEN (INKLUSIVE FÖRSÄTTSBLAD): 9 ANSVARIG LÄRARE: Inger Klein, tel 28665 el. 73-96 99 TILLÅTNA HJÄLPMEDEL: Läroboken Glad-Ljung: Reglerteknik, grundläggande teori med normala inläsningsanteckningar, tabeller, formelsamling, räknedosa utan färdiga program. LÖSNINGSFÖRSLAG: Anslås efter tentamen på kursens hemsida. VISNING av tentan äger rum 2-4-3 kl 2.3-3. i Ljungeln, B-huset, ingång 27, A-korridoren till höger. PRELIMINÄRA BETYGSGRÄNSER: betyg 3 23 poäng betyg 4 33 poäng betyg 5 43 poäng OBS! Lösningar till samtliga uppgifter ska presenteras så att alla steg (utom triviala beräkningar) kan följas. Bristande motiveringar ger poängavdrag. Lycka till!

. (a) Signalen u(t) = sin 7t läggs på ingången till systemet G(s) = 3 s + 8 Vad blir utsignalen när alla transienter klingat av? (b) Beräkna för systemet ẋ = [ ] x + 2 [ ] u, y = [ ] x en observatör sådan att observatörsfelets dynamik har polerna och 2. (c) Ture Teknolog arbetar på ett företag i processindustrin. Han ansvarar bl.a. för reglering och övervakning av ett antal olika processer. En av processerna har ett mycket oscillativt beteende, och Ture överväger att använda regulatorn u(t) = d dt e(t) där e(t) = r(t) y(t) är reglerfelet. Är detta en bra idé? Varför/varför inte? (d) Varför använder man ofta återkoppling istället för öppen styrning då man ska styra ett system? Nämn två viktiga anledningar. (e) För ett visst system påstås känslighetsfunktionen S och komplementära känslighetsfuktionen T uppfylla S = 5s s + 2, T = 3 s + 2 Varför är detta ett orimligt påstående?

v(t) r(t) + K F(s) + G(s) y(t) Figur : Blockschema till uppgift 2a. 2. (a) I figur finns blockschemat för ett nivåregleringssystem givet där Antag att r =. F (s) = 4 s + 4 G(s) = 2 s + 2 Vad blir överföringsfunktionen från störningen v till utsignalen y? För vilka K > är det återkopplade systemet stabilt? Antag att v(t) är ett steg. Vad blir e stationärt, dvs då alla transienter har dött ut? (Antag fortfarande att r =.) (b) Ett system Y (s) = G o (s)u(s) återkopplas så att U(s) = R(s) Y (s). (5p) i. I figur 2 finns bodediagram för öppna systemet G o för två olika system (överst), de återkopplade systemen G c (rad två), stegsvar för de återkopplade systemen (rad tre) och polerna för de återkopplade systemen (nederst). Para ihop rätt öppet system, slutet system, stegsvar och poler. Motivera! ii. I figur 3 finns bodediagram för öppna systemet G o för två olika system (överst), de återkopplade systemen G c (rad två), stegsvar för de återkopplade systemen (rad tre) och polerna för de återkopplade systemen (nederst). Para ihop rätt öppet system, slutet system, stegsvar och poler. Motivera! (5p) 2

2 Gm = 4.6 db (at 3.87 rad/sec), Pm = 87.9 deg (at.666 rad/sec) Gm =.62 db (at 3.87 rad/sec), Pm = 5.3 deg (at 3.52 rad/sec) 5 5 5 5 5 5 9 9 35 35 8 8 225 225 27 3 2 2 3 27 3 2 2 3 (a) Öppet system A (b) Öppet system B 5 2 4 6 5 8 2 4 6 8 5 2 9 8 9 8 27 3 2 2 3 (c) Återkopplat system a 27 3 2 2 3 (d) Återkopplat system b Step Response Step Response.8.8.6.6.4.4.2.2 Amplitude Amplitude.8.8.6.6.4.4.2.2 2 3 4 5 6 7 8 9 Time (sec) 2 3 4 5 6 7 8 9 Time (sec) (e) Stegsvar (f) Stegsvar 2 Pole Zero Map Pole Zero Map 5 5 4 4 3 3 2 2 Imaginary Axis Imaginary Axis 2 2 3 4 3 3 4 5 8 7 6 5 4 3 2 2 Real Axis (g) Poler I 5 8 7 6 5 4 3 2 2 Real Axis (h) Poler II Figur 2: Figurer till 2(b)i. Det är samma frekvensskala i bodediagrammen och samma tidsskala i stegsvarsfigurerna.

2 Gm = 4.6 db (at 3.87 rad/sec), Pm = 87.9 deg (at.666 rad/sec) Gm = 24.7 db (at 3.87 rad/sec), Pm = 76 deg (at.459 rad/sec) 5 5 5 5 5 5 9 2 9 35 35 8 8 225 225 27 3 2 2 3 27 3 2 2 3 (a) Öppet system A (b) Öppet system B 2 2 4 4 6 6 8 2 8 2 4 4 6 6 8 8 2 2 9 8 9 8 27 3 2 2 3 (c) Återkopplat system a 27 3 2 2 3 (d) Återkopplat system b Step Response Step Response.8.8.6.6.4.4.2.2 Amplitude Amplitude.8.8.6.6.4.4.2.2 2 3 4 5 6 7 8 9 Time (sec) 2 3 4 5 6 7 8 9 Time (sec) (e) Stegsvar (f) Stegsvar 2 Pole Zero Map Pole Zero Map 5 5 4 4 3 3 2 2 Imaginary Axis Imaginary Axis 2 2 3 4 4 3 4 5 8 7 6 5 4 3 2 2 Real Axis (g) Poler I 5 8 7 6 5 4 3 2 2 Real Axis (h) Poler II Figur 3: Figurer till 2(b)ii. Det är samma frekvensskala i bodediagrammen och samma tidsskala i stegsvarsfigurerna.

x x y y z z Figur 4: Travers till uppgift 3. 3. En schematisk skiss av en travers är given i figur 4. Gripdonet kan positioneras i tre dimensioner enligt figuren. Vi ska studera rörelsen i y-led. Den hängande delen av traversen är stelt kopplad, dvs positionen hos gripdonet och traversens rörliga del i y-led är samma. Vi antar att traversens last är given, dvs traversen transporterar alltid samma vikt. Vidare antar vi att traversen endast används i sitt arbetsområde, vilket ges av y 4m. I figur 5 finns bodediagrammet för överföringsfunktionen från pålagd kraft u(t) till traversens läge i y-led. (a) Antag att traversen styrs med en P-regulator u(t) = K(r(t) y(t)) För vilka K > är det återkopplade systemet stabilt? (b) För en viss P-regulator med K = fås ett stegsvar enligt figur 6. Antag att traversen startas från läge noll i y-led, dvs y() =, och att denna regulatorn används. Hur stort steg i referenssignalen kan tillåtas utan att traversen lämnar arbetsområdet? (p) (c) P-regulatorn i uppgift 3b ger ett mycket långsamt stegsvar. Linnea har som sommarjobb fått i uppgift att ta fram en regulator som gör systemet dubbelt så snabbt utan att överslängen ökar. Eftersom hon precis har läst reglerteknik prövar hon en lead-länk F (s) = K τ Ds + βτ D s + Ta fram en sådan lead-länk! (5p) 5

Gm = 8. db (at.2 rad/sec), Pm = 63.4 deg (at.473 rad/sec) 5 5 5 9 35 8 225 27 3 2 Figur 5: Bodediagram för överföringsfunktionen från pålagd kraft till traversens läge i uppgift 3. 6

Step Response.4.2 System: gc Peak amplitude:.5 Overshoot (%): 4.67 At time (sec): 56 Amplitude.8.6.4.2 2 3 4 5 6 7 8 9 Time (sec) Figur 6: Stegsvar för traversen i uppgift 3b. (d) Linneas chef har också läst reglerteknik, och han kommer ihåg att vid kompensering i frekvensplanet använde man F (s) = KF lead (s)f lag (s) där F lead (s) = τ Ds+ βτ D s+ och F lag(s) = τ Is+ τ I s+γ. Han tycker därför att Linnea ska lägga till en lag-länk i sin regulator. Linnea säger att det inte behövs. Vem av dem har rätt och varför? 4. Betrakta återigen traversen i figur 4. En förenklad tillsåndsmodell ges av [ ] [ ] ẋ(t) = α x(t) + u(t) m L m L y(t) = [ ] x(t) där y(t) = läge i y-led [m] u(t) = pålagd kraft i y-led (styrsignal) [N] α = friktionskoefficient i y-led [N s/m] m L = lastens massa inklusive gripdonet [kg] Antag att lasten och gripdonets massa är m L = kg och α = 2Ns/m. (a) Vilken fysikalisk betydelse har tillståndsvariablerna i modellen av traversen ovan? (p) 7

(b) Vilka poler och nollställen har systemet? Är tillståndsbeskrivningen minimal? (3p) (c) Kan det återkopplade systemets poler plaeras godtyckligt med tillståndsåterkoppling? (d) Ta fram en tillståndsåterkoppling så att det återkopplade systemet får poler i. 5. Ett system bestående av två tankar beskrivs av överföringsfunktionen G(s) = Det skall styras av PI-regulatorn (s + )(s + 2) F (s) = K( + T I s ) Man överväger två olika inställningar av I-delen: T I = 2 och T I = /4. Rita rotorter med avseende på K för de två fallen. Finns det någon viktig kvalitativ skillnad mellan dem? Räkna speciellt ut stabilitetsområdet för K (betrakta K ) i de två fallen. (p) 8