Industriell reglerteknik: Föreläsning 4

Relevanta dokument
TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 9

Industriell reglerteknik: Föreläsning 3

Industriell reglerteknik: Föreläsning 6

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

Industriell reglerteknik: Föreläsning 2

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

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 2

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

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

Lösningar till tentamen i Industriell reglerteknik TSRT07 Tentamensdatum: Martin Enqvist

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

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

F13: Regulatorstrukturer och implementering

Industriell reglerteknik: Föreläsning 12

Systemteknik/Processreglering F2

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 5

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

Industriell reglerteknik: Föreläsning 1

TSIU61: Reglerteknik. Frekvensbeskrivning Bodediagram. Gustaf Hendeby.

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

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

Kort introduktion till Reglerteknik I

PID-regulatorn. Föreläsning 9. Frekvenstolkning av PID-regulatorn. PID-regulatorns Bodediagram

Industriella styrsystem, TSIU04. Föreläsning 1

TENTAMEN I TSRT07 INDUSTRIELL REGLERTEKNIK

TSIU61: Reglerteknik. Matematiska modeller Laplacetransformen. Gustaf Hendeby.

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

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

Övningar i Reglerteknik

Industriella styrsystem, TSIU06. Föreläsning 1

Industriella styrsystem, TSIU06. Föreläsning 1

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

Välkomna till TSRT15 Reglerteknik Föreläsning 2

Implementering av PID-regulatorer med dator

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 1

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

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 1

Föreläsning 1 Reglerteknik AK

Välkomna till Reglerteknik Föreläsning 2

REPETITION (OCH LITE NYTT) AV REGLERTEKNIKEN

Reglerteknik 1. Kapitel 1, 2, 3, 4. Köp bok och övningshäfte på kårbokhandeln. William Sandqvist

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik M Föreläsning 9

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 12

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

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

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

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

A

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

Industriell reglerteknik: Föreläsning 1

En översikt av Kap 7. Tillbakablick, återkoppling Informationsteknologi Reglering av vätskenivån i en tank. Framkoppling. Informationsteknologi

ERE103 Reglerteknik D Tentamen

Signaler och reglersystem Kapitel 1-4. Föreläsning 1, Inledning Reglerteknik

TSIU61: Reglerteknik. Sammanfattning av kursen. Gustaf Hendeby.

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

ÅBO AKADEMI REGLERTEKNIK I

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

TENTAMEN I TSRT07 INDUSTRIELL REGLERTEKNIK

PID-regulatorer och öppen styrning

Kompletterande anteckningar för Mät- & Reglerteknik 1

Styr- och informationssystem

Kort introduktion till Reglerteknik I

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 11

Tentamen i Systemteknik/Processreglering

Laplacetransform, poler och nollställen

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 10

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

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik M Föreläsning 9

TENTAMEN: DEL A Reglerteknik I 5hp

TENTAMEN I DYNAMISKA SYSTEM OCH REGLERING

Nyquistkriteriet, kretsformning

TENTAMEN I REGLERTEKNIK

TSRT21 Dynamiska system och reglering Välkomna till Föreläsning 10

TENTAMEN I TSRT91 REGLERTEKNIK

Lösningar Reglerteknik AK Tentamen

Exempel: reglering av en plattreaktor. Varför systemteknik/processreglering? Blockdiagram. Blockdiagram för en (del)process. Exempel: tankprocess

Industriella styrsystem, TSIU06. Föreläsning 2

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

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

Reglerteknik AK, FRTF05

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

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

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

Föreläsning 9. Reglerteknik AK. c Bo Wahlberg. 30 september Avdelningen för reglerteknik Skolan för elektro- och systemteknik

Reglerteknik, TSIU 61

Industriella Styrsystem Övningskompendium

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

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 4

Läran om återkopplade automatiska system och handlar om hur mätningar från givare kan användas för att automatisk göra förändringar i processen.

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

Transkript:

Föreläsningar / 25 Industriell reglerteknik: Föreläsning 4 Martin Enqvist Reglerteknik Institutionen för systemteknik Linköpings universitet Sekvensstyrning: Funktionsdiagram, Grafcet. 2 Grundläggande reglerteori i diskret tid. 3 Modellering. Design av regulatorer. 4 Framkoppling från referenssignal. PID-regulatorn. 5 PID-regulatorn. Implementering av regulatorer. 6 Regulatorer i drift. Olinjära regulatorer. 7 Regulatorstrukturer. 8 Regulatorstrukturer. MPC: Grundprincip, problemformulering. 9 MPC: Problemformulering, referensföljning, I-verkan. MPC: Stabilitet. Gästföreläsning. 2 MPC: Tolkningar. Sammanfattning. 2 / 25 Servoproblemet 3 / 25 Servoproblemet: Se till att utsignalen y(t) följer en (varierande) referenssignal r(t) så bra som möjligt. Beskriv önskemålen med en referensmodell: Framkoppling från referenssignal y r (t) = G m (p)r(t) Ibland: G m (s) = Oftare: Mjukare referensföljning, t.ex.: G m (s) = + st, (T = önskad tidskonstant för G ry)

Servoproblemet... 4 / 25 Framkoppling från referenssignalen 5 / 25 Ibland löser man servoproblemet enbart med återkoppling. Detta försvåras dock av delvis motstridiga krav på störningsundertryckning robusthet Lösning: Extra frihetsgrad i regulatorn Framkoppling från referenssignalen u f F f r G y r m Σ F u s Σ u G y + Framkoppling från referenssignalen... 6 / 25 Exempel: Ideal framkoppling 7 / 25 System som beskriver hur en patients blodtrycksminskning beror på mängden narkosmedel under en operation: Framkoppling från referenssignalen: Intressant för de flesta servoproblem. Exempel: Reglering av industrirobotar. Möjliggör snabb referensföljning med goda stabilitetsmarginaler. Möjliggör långsam referensföljning med snabb störningsundertryckning. En IRB4-robot som svetsar. Foto: ABB G(s) = s(s 2 + 4s + 4) (insignal: ventilläge som styr tillförseln av narkosmedel, utsignal: minskning i medelartärtrycket) PID-regulator (designexempel i Dorf och Bishop (2), sid. 28): F (s) = 5 + 2 s + 7s Referensmodell och ideal framkoppling: G m (s) = (s + ) 3, F f (s) = G m(s) G(s) = (s3 + 4s 2 + 4s) (s + ) 3

Exempel: Ideal framkoppling... 8 / 25 Exempel: Icke-minfassystem 9 / 25.2 Betrakta icke-minfassystemet G(s) = s + 8 (s + 2)(s + 3).6 och referensmodellen PI-regulator: Framkoppling: G m (s) = 7 s + 7. ( F (s) =.564 + ).553s 5 5 2 (tidsaxel i minuter) Grönt, streckat: PID-reglering Rött, heldraget: PID-reglering + ideal framkoppling F f (s) = G m (s)g (s) = 7(s + 2)(s + 3) (s + 7)(s + 8) Exempel: Icke-minfassystem... / 25 Exempel: Icke-minfassystem... / 25.4.2 Alternativ: Inkludera icke-minfasnollstället i G m :.6 G m (s) = 49( s + 8) 8(s + 7)(s + 7) Detta ger framkopplingslänken F f (s) = G m(s) G(s) = 49(s + 2)(s + 3) 8(s + 7)(s + 7) 2 3 4 5 Streckad linje: Önskat stegsvar Tjock linje: PI-reglering + framkoppling Tunn linje: PI-reglering

Exempel: Icke-minfassystem... 2 / 25 Exempel: Neutral framkoppling 3 / 25.4.2.6 Betrakta systemet Approximativ modell: Ĝ(s) = G(s) = (s + ) 4. + 2.5s e.94s 2 3 4 5 PI-regulator: ( F (s) =.775 + ) 2.5s Neutral framkoppling: G m (s) = Ĝ(s), F f (s) = Tjock linje: PI-reglering + framkoppling (modifierat G m ) Tunn linje: PI-reglering Exempel: Neutral framkoppling....4 4 / 25 5 / 25.2 PID-regulatorn.6 5 5 2 25 Streckad linje: Önskat stegsvar Tjock linje: PI-reglering + neutral framkoppling Tunn linje: PI-reglering

Många böcker har skrivits 6 / 25 PID-regulatorn 7 / 25 PID = Proportionell Integrerande Deriverande t ) u(t) = K (e(t) + Ti de(t) e(τ) dτ + T d t dt dvs K: förstärkning T i : integraltid T d : derivatatid F (s) = K( + T i s + T ds) Modifieringar 8 / 25 Modifieringar... 9 / 25 Signaler kan i praktiken inte deriveras exakt Modifiering av D-delen nödvändig: Ersätt termen T d s med T d s µt d s + Parallellform: ( F (s) = K + T i s + T ) ds µt d s + Serieform (jfr. lead-lag-kompensering): ( ) ( ) τi s + τd s + F (s) = K τ i s ντ d s + Samma nämnare olika täljare

Modifieringar... 2 / 25 Exempel: Modifiering av referenssignalen 2 / 25 Modifiering av referenssignalen: Detta ger och t ) u(t) = K (αr(t) y(t) + Ti d(βr(t) y(t)) e(τ) dτ + T d t dt F y (s) = K T it d s 2 + T i s + T i s F r (s) = K βt it d s 2 + αt i s + T i s Betrakta systemet: G(s) = 2 s och en PI-regulator med K = och T i = 2: F y (s) = 2s + 2s F r (s) = α2s + 2s Exempel: Modifiering av referenssignalen... 22 / 25 Modifieringar... 23 / 25 Stegsvar för slutna systemet med α =,,,.6 (i rött), och :.4.2 Andra modifieringar: Undvikande av integratoruppvridning Undvikande av stötar vid olika typer av övergångar.6 Mer om detta på föreläsning 5... 5 5

PID-inställning 24 / 25 Sammanfattning 25 / 25 Hur ställer man in en PID-regulator? (i) Ad hoc (ii) Mha optimering (iii) Modellbaserat Här: (iii)! Typiska delmoment:. Utför ett experiment (oftast: mät stegsvar eller självsvängning) 2. Anpassa en modell till data 3. Använd modellen för inställning av PID-parametrarna Framkoppling från referenssignal (samt återkoppling): Ett smidigt sätt att lösa referensföljningsproblemet om man har en skaplig modell. Välj G m (s) så att F f (s) blir stabil, kausal och proper vid ideal framkoppling Neutral framkoppling PID-modifieringar: parametrisering, modifierad D-del, parallellform serieform, skalning av referenssignalen i P- och D-delen www.liu.se