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

Relevanta dokument
Informationsteknologi

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

REPETITION (OCH LITE NYTT) AV REGLERTEKNIKEN

F13: Regulatorstrukturer och implementering

För att få ett effektiv driftsätt kan det ibland behövas avancerad styrning.

avloppsvattenrening genom reglerteknik Bengt Carlsson Uppsala universitet

Implementering av PID-regulatorer med dator

REGLERTEKNIK Laboration 5

Föreläsning 11 Reglerteknik AK

Föreläsning 11. Reglerteknik AK. c Bo Wahlberg. 8 oktober Avdelningen för reglerteknik Skolan för elektro- och systemteknik

Kort introduktion till Reglerteknik I

Innehåll. Vad är reglerteknik? Forskning inom processtyrning - Resurseffektiv avloppsvattenrening genom reglerteknik

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

A/D- och D/A- omvandlare

Operatörer och användargränssnitt vid processtyrning Datorövning 1 - Reglerteknik

Industriell reglerteknik: Föreläsning 6

Lösningar till tentamen i styr- och reglerteknik (Med fet stil!)

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

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 5

TSIU61: Reglerteknik. Matematiska modeller Laplacetransformen. Gustaf Hendeby.

LABORATIONSINSTRUKTION DIGITAL REGLERTEKNIK. Lab nr. 3 DIGITAL PI-REGLERING AV FÖRSTA ORDNINGENS PROCESS

Reglerteknik Z / Bt/I/Kf/F

TSIU61: Reglerteknik

Industriella styrsystem, TSIU06. Föreläsning 1

Lösningar till tentamen i Industriell reglerteknik TSRT07 Tentamensdatum: Martin Enqvist

] så att utflödet v( t) Vattennivån i tanken betecknas h(t) [m]. Nivån h är tankprocessens utsignal. u h Figur: Vattentank

Reglerteknik. Kurskod: IE1304. Datum: 12/ Tid: Examinator: Leif Lindbäck ( )

Kaskadreglering. Systemteknik/Processreglering Föreläsning 10. Kaskadreglering blockschema. Framkoppling. Exempel: reglering av värmeväxlare

Systemteknik/Processreglering F2

Föreläsning 10, Egenskaper hos tidsdiskreta system

G(s) = 5s + 1 s(10s + 1)

Kort introduktion till Reglerteknik I

Kompletterande anteckningar för Mät- & Reglerteknik 1

A

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik M Föreläsning 9

Lunds Tekniska Högskola Avdelningen för industriell elektroteknik och automation

TENTAMEN i Kommunal och industriell avloppsvattenrening

TENTAMEN I TSRT07 INDUSTRIELL REGLERTEKNIK

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

AD-DA-omvandlare. Mätteknik. Ville Jalkanen. 1

Industriell reglerteknik: Föreläsning 4

Föreläsning 8, Introduktion till tidsdiskret reglering, Z-transfomer, Överföringsfunktioner

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

Exempelsamling Grundläggande systemmodeller. Klas Nordberg Computer Vision Laboratory Department of Electrical Engineering Linköping University

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

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

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

EL1000/1120/1110 Reglerteknik AK

EL1000/1120 Reglerteknik AK

Industriella styrsystem, TSIU06. Föreläsning 1

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

2. Reglertekniska grunder. 2.1 Signaler och system

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

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik M Föreläsning 8

Industriella styrsystem, TSIU06. Föreläsning 2

Spektrala Transformer

TENTAMEN I REGLERTEKNIK Y/D

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

Spektrala Transformer

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik M Föreläsning 9

2. Reglertekniska grunder

Föreläsning 11, Dimensionering av tidsdiskreta regulatorer

Reglerteknik M3. Inlämningsuppgift 3. Lp II, Namn:... Personnr:... Namn:... Personnr:...

Ulrik Söderström 20 Jan Signaler & Signalanalys

Ulrik Söderström 19 Jan Signalanalys

8.3 Variabeltransformationer Frånkoppling. Betrakta ett 2x2-system, som beskrivs med modellen (8.3.1)

Reglerteknik, TSIU61. Föreläsning 2: Laplacetransformen

Styr- och Reglerteknik för U3/EI2

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 9

Exempelsamling Grundläggande systemmodeller. Klas Nordberg Computer Vision Laboratory Department of Electrical Engineering Linköping University

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

Industriell reglerteknik: Föreläsning 3

Föreläsning 14-16, Tillståndsmodeller för kontinuerliga system

Industriell reglerteknik: Föreläsning 2

Föreläsning 9, Bestämning av tidsdiksreta överföringsfunktioner

Laboration 3 Sampling, samplingsteoremet och frekvensanalys

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

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik Föreläsning 7

TENTAMEN I DYNAMISKA SYSTEM OCH REGLERING

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

A/D D/A omvandling. Lars Wallman. Lunds Universitet / LTH / Institutionen för Mätteknik och Industriell Elektroteknik

Reglerteknik. Datum: 20/ Tid: Examinator: Leif Lindbäck ( ) Hjälpmedel: Formelsamling, dimensioneringsbilaga, miniräknare.

Tillämpningar av fysik och dynamik i biologiska system , kl. 09:00-15:00

Spektrala Transformer

Föreläsning 1 Reglerteknik AK

EL1000/1120/1110 Reglerteknik AK

Elektronik. Viktor Öwall, Digital ASIC Group, Dept. of Electroscience, Lund University, Sweden-

TENTAMEN I DYNAMISKA SYSTEM OCH REGLERING

PID-regulatorer och öppen styrning

Teori Se din kursbok under avsnitt PID-reglering, Ziegler-Nichols metod och olinjära system (avsnitt 7.7 i Modern Reglerteknik av Bertil Thomas).

Tentamen i Signaler och kommunikation, ETT080

Tentamen i Reglerteknik. 7,5 hp varav tentamen ger 4,5 hp

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet KÅRA T1 T2 U2 U4

7. Inställning av PID-regulatorer

Transkript:

Bengt Carlsson Avd f... och även i reningsverk En översikt av Kap 7 Tekniken i Kap 7 är vanlig i många industriella tillämpningar (t ex kärnkraftver och för klimatreglering i byggnader llbakablick, återkoppling Reglering av vätskenivån i en tank Vätskenivån kan styras med inkommande flöde via en reglerventil. Styrning och reglering av avloppsreningsverk Nivåreglering i tank, blockschema Reglerproblemet: Konstruera en regulator som via mätningar av nivån (utsignalen) beräknar ett ventilläge (styrsignalen, insignal) så att nivån hålls nära ett givet värde (börvärde, referenssignal) trots variationer i utflödet (störningen). Allmänt blockschema Regulatorn ska styra processen så att utsignalen hålls nära börvärdet trots störningar. Framkoppling Idé: utnyttja mätning av en störning och kompensera innan störningen påverkar reglerfelet Exempel: Nivåregleringen då utflödet kan mätas: Men tänk om man kan mäta störningen!!!???

Utnyttja mätningen av utflödet (störningen) genom att direkt låta inflödet (via reglerventilen) påverkas Normalt bör framkoppling kombineras med återkoppling: Kommentarer: Under vissa vilkor kan framkopplingen helt eliminera störningens inverkan på utsignalen. Se LB sid 119. Framkoppling används ofta! Exempel: -Reningsverk -Energieffektivisering t ex Klimatreglering i byggnader (se LB ex 7.2), Kaskadreglering Ibland kan man mäta en signal inuti processen. Denna signal kan används för en lokal reglering. Vid kaskadreglering används två regulatorer (oftast av PID-typ) där utsignalen från den ena regulatorn (master-regulator, överordnade regulatorn) används som börvärde för den andra regulatorn (slav-regulatorn, underordnande regulatorn). -Energiproduktion (Solvärme, vattenkraft, kärnkraft..) - Processindustrin Exempel, nivåreglering i tank där inflödet kan mätas. Blockschema för kaskadreglering av nivåregleringsprocessen Fördelar Störningar i inflödet regleras ut snabbare Lättar att ställa in regulatorerna. Inverkan av olinjäriteter i reglerventilen minskar, LB kap 3.4 Nackdelar: En till givare behövs (En till regulator behövs)

Syrereglering (Preview från kursen i Vattenreningstekni Otto-Smith-regulatorn (kursivt) Processer som innehåller tidsfördröjningar (dödtid) är svårat att reglera. En dödtid (e -st ) ger negativ fasvridning (-wt) vilket minskar fasmarginalen (detta ska ni kunna!) Otto-Smith-regulatorn är specialgjord för system med tidsfördröjningar. För den intresserade: Se kap 7.4 Datorimplementering, Kap 10.1-10.4 (tenteras med obl datorövning) Beteckningar: Sampling av signaler Samplingsintervall: h (LB anv T) Samplingsfrekvens f s =1/h x(k+1) betecknar det samplade värdet av x vid tiden t+h Samplingsteoremet Hur fort måste man sampla en signal för att kunna återskapa den tidskontinuerliga signalen? f s >2 f max där f max = den högsta frekvens som signalen har. Hmmm... jaha det är därför musiken på CD-skivorna samplats med 44 khz!

Vikning Om en signal innehåller högre frekvenser än halva samplingsfrekvensen (Nyquistfrekvensen) kommer den samplade signalen att uppfattas som om den hade lägre frekvenser! Åtgärd: Filtrera signalen som ska samplas genom ett lågpassfilter som tar bort alla frekvenser som är större än f s /2. Implementering i dator Behöver ha: Samplingsfunktion (A/D-omvandlare) Hållkrets (D/A-omvandlare) Varför datorimplementering? Billigare (100-tals regulatorer i en dator) Lättare implementera avancerade funktioner Ingen komponentdrift. Men: Måste välja en vettig samplingstid Principellt svårare eftersom vi bara får stickprov av y. Diskretisering av analog regulator 1. Designa en regulator som i LB: U ( s) ( s) = Greg E( s) 2. Skriv om som en diff.ekvation 3. Approximera derivator med differensbildning t ex du ( t) k h) dt h 4. Skriv som en differensekvation och koda Digital PI-regulator Kontinuerlig tid (se LB sid 47): 1 t) = K( t) + τ ) dτ t 0 Diskret tid: = r( y( Approximera integralen med en summa: t τ ) dτ 0 j= 1 k j) h = I( I( = I( + h k-1) också OK Integratoruppvridning I praktiken är den realiserbara insignalen alltid begränsad: Antag att processen regleras med en integrerande regulator och att en störning kommer som är så stor att u blir större än u max. Om e>0 fortsätter u att växa och kan bli godtyckligt stor! När störningen försvinner krävs ett negativt reglerfel under lång tid för att u<u max. Fenomenet kallas integratoruppvridning Typiskt: u b umax, om u > umax = u, om umin u u umin, omu < umin max dvs signalen är begränsad uppåt och nedåt

Differentiell PI-regulator (används i Blab 4) Digital PI: h = K( + I( ) I( = I( + Vill undvika summering (integrering) då insignalen mättar. Inför Δ = = h K[ + ( I( I( ) ] = h K + Insignalen ges av = Δ Tricket är nu att göra denna summering bara när insignalen inte mättar dvs umax, om Δ > u = Δ, annars umin, om Δ < u i kortform = Δ U max U min Den diff. PI regulatorn fungerar mycket bättre vid mättning, se Ber.lab 4! max min