Välkomna till TSRT19 Reglerteknik Föreläsning 7

Relevanta dokument
Välkomna till TSRT19 Reglerteknik M Föreläsning 8

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

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

Kretsformning och känslighet

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

Specifikationer i frekvensplanet ( )

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

EL1000/1120 Reglerteknik AK

EL1010 Reglerteknik AK

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

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik M Föreläsning 9

TSIU61: Reglerteknik. Sammanfattning av kursen. Gustaf Hendeby.

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

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

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

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

Nyquistkriteriet, kretsformning

Reglerteknik AK. Tentamen 24 oktober 2016 kl 8-13

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik M Föreläsning 9

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

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

EL1000/1120/1110 Reglerteknik AK

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik Föreläsning 5. Sammanfattning av föreläsning 4 Frekvensanalys Bodediagram

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

Lösningar Reglerteknik AK Tentamen

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

Lösningsförslag till tentamen i Reglerteknik Y/D (TSRT12)

Sammanfattning TSRT mars 2017

Reglerteknik AK Tentamen

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

Reglerteknik AK. Tentamen 27 oktober 2015 kl 8-13

TENTAMEN I REGLERTEKNIK

Figur 2: Bodediagrammets amplitudkurva i uppgift 1d

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

Lösningar till Tentamen i Reglerteknik AK EL1000/EL1100/EL

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

Reglerteknik AK. Tentamen kl

Reglerteknik AK. Tentamen 16 mars 2016 kl 8 13

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

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 9

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

TENTAMEN Reglerteknik 3p, X3

Reglerteknik AK, FRT010

Överföringsfunktion 21

Formelsamling i Reglerteknik

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

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

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

Övningar i Reglerteknik

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

A

REGLERTEKNIK BERÄKNINGSLABORATION 3

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

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

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

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

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

TENTAMEN I DYNAMISKA SYSTEM OCH REGLERING

Lösningar Reglerteknik AK Tentamen

Industriell reglerteknik: Föreläsning 3

TENTAMEN Reglerteknik 4.5hp X3

EL1000/1120/1110 Reglerteknik AK

Föreläsning 1 Reglerteknik AK

Lösningsförslag till tentamen i Reglerteknik (TSRT19)

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

TENTAMEN I TSRT91 REGLERTEKNIK

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

Reglerteknik AK, FRTF05

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 2

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 4

REGLERTEKNIK KTH REGLERTEKNIK AK EL1000/EL1110/EL1120

TENTAMEN I REGLERTEKNIK TSRT03, TSRT19

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

TENTAMEN: DEL B Reglerteknik I 5hp

TSIU61: Reglerteknik. Frekvensbeskrivning Bodediagram. Gustaf Hendeby.

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

TENTAMEN: DEL B Reglerteknik I 5hp

ÖVNINGSTENTAMEN Reglerteknik I 5hp

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

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

TENTAMEN: DEL B Reglerteknik I 5hp

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

TENTAMEN Reglerteknik I 5hp

TENTAMEN REGLERTEKNIK TSRT15

Reglerteknik I: F6. Bodediagram, Nyquistkriteriet. Dave Zachariah. Inst. Informationsteknologi, Avd. Systemteknik

TENTAMEN I REGLERTEKNIK

Reglerteknik AK. Tentamen 9 maj 2015 kl 08 13

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

TENTAMEN: DEL B Reglerteknik I 5hp

REGLERTEKNIK Laboration 5

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

Transkript:

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik Föreläsning 7 Sammanfattning av föreläsning 6 Kretsformning Lead-lag design Labförberedande exempel Instabila nollställen och tidsfördröjning (tolkning i frekvensplanet)

Sammanfattning av förra föreläsningen 2 R(s) Σ G O (s) Y(s) -1 Stabilitet: Antag G O (s) stabilt Det återkopplade systemet är stabilt om förstärkningen G O (iω) är mindre än 1 då fasförskjutningen arg(g O (iω)) är -180º. (amplitudmarginal > 1) Alternativ syn, stabilt om fasförskjutningen är större än -180º då förstärkningen är 1 (fasmarginal > 0)

Sammanfattning av förra föreläsningen 3

Kretsformning 4 Σ F(s) -1 Dagens fråga: Hur kan vi designa en regulator F(s) så att specifikationer på slutna systemet uppfylls, givet ett Bodediagram på en initial kretsförstärkning

Kretsformning 5 Vi kommer att använda dagens designmetodik för att konstruera en regulator för sidledes positionering av traverskran Insignal: Pålagd kraft i upphängning Utsignal: Lastens position i sidled Knepigt reglerproblem med oscillationer från pendeldynamiken och kabelflexibilitet

Kretsformning 6 Svårt att modellera matematiskt (främst pga de flexibla kablarna) Istället har experiment med sinusformade insignaler genomförts, och gett ett Bodediagram för systemet Enligt stabilitetskriteriet vet vi att en P-regulator med förstärkning mindre 2.77 ger stabilitet (eftersom kretsförstärkningen då blir 1 när fasen är -180º)

Kretsformning 7 Vi gör ett stegsvar med en P-regulator med K=2 Alldeles för svängigt Kan vi på ett strukturerat sätt konstruera en bättre regulator mha öppna systemets Bodediagram?

Kretsformning 8 Typiska specifikationer: Det slutna systemets specificeras typiskt i bandbredd (relaterar till snabbhet), resonanstopp (relaterar till översläng) och lågfrekvensegenskaper Bandbredd: Kopplat till kretsförstärkningens skärfrekvens Resonanstopp: Kopplat till kretsförstärkningens fasmarginal Lågfrekvensegenskaper (t.ex statiskt reglerfel)

Kretsformning 9 Designproblem: Välj F(s) så att skärfrekvensen blir som önskad (dvs G 0 (iω) =1 i önskad skärfrekvens), tillräckligt stor fasmarginal i denna frekvens, samt tillräckligt hög förstärkning i låga frekvenser Med andra ord, givet Bodediagrammet på G(s), välj F(s) så att Bodediagrammet på kretsförstärkningen F(s)G(s) uppfyller specifikationerna

Kretsformning Hur ser Bodediagrammet ut för seriekopplade system, givet att man har Bodediagram för de enskilda systemen? G 1 G 2 10 (detta är grunden till våran metod för att skissa Bodediagram) Additativt i log-log Additativt

Kretsformning 11 Forma kretsförstärkningen med seriekopplad (variant av) PD-regulator och (variant av) PI-regulator PI-regulator PD-regulator Justerar (generellt lågfrekvensegenskaper) Justerar skärfrekvens Justerar fasmarginal

Kretsformning 12 PID-varianter Original Variabelbyte Alternativ form Filtrerad derivata Alternativ form Gemensamt bråk Faktorisera nämnare Variabelbyte Undvik ren integrator

Kretsformning 13 Forma kretsförstärkningen med seriekopplad (variant av) PD-regulator och en (variant av) PI-regulator Justerar (generellt lågfrekvensegenskaper) Justerar skärfrekvens Justerar fasmarginal

Kretsformning 14 Bodediagram för PD -delen (lead-länk, fasavancerande) Positiv fas i alla frekvenser Väldigt stor fas i viss frekvens (vilken vi således bör matcha med önskad skärfrekvens!)

Kretsformning 15 Bodediagram för PI -delen (lag-länk, fasretarderande) Förstärkning 1 för höga frekvenser (påverkar således inte skärfrekvens * ) Liten fasförlust för höga frekvenser, (kommer inte påverka fasmarginal nämnvärt * ) Stor förstärkning i låga frekvenser * Om skärfrekvens mycket större än

Lead-lag design 16 Designmetod: 1. Konstruera en fasavancerande regulator så att tillräckligt hög fasmarginal erhålls i önskad skärfrekvens. 2. Seriekoppla med en fasretarderande regulator för att erhålla önskad lågfrekvensförstärkning. OBS: Det kan vara att du inte behöver en fasavancerande del, eller en fasretarderande del. Varje del är användbar för sig själv.

Lead-lag design 17 Fasavancering: Fasavancerande del När är fasökningen som störst? (fasökningen skall vara som störst i önskad skärfrekvens) Är som störst i frekvensen

Lead-lag design 18 Metodik för fasavanceringlänken (lead-länk) 1. Välj en önskad skärfrekvens (baserad på t.ex önskad bandbredd för slutna systemet) 2. Hur mycket fas saknas för att erhålla önskad fasmarginal 3. Välj ett β så att motsvarande fasavancering erhålls 4. Välj K och τ D så att skärfrekvensen faktiskt hamnar i den frekvensen där maximala fasavanceringen gjorts 5. Utvärdera, kanske ändra kraven lite och iterera

Lead-lag design 19 Tillbaka till kranen: Spec: Max översläng: M=20% Stigtid: T r = 1s Figur 5.11 Översläng M=20% motsvarar dämpning ζ=0.45 och fasmarginal 50º

Lead-lag design 20 Tillbaka till kranen: Spec: Max översläng: M=20% Stigtid: T r = 1s Figur 5.11 Figur 5.12 Översläng M=20% motsvarar dämpning ζ=0.45 och fasmarginal 50º Vid dämpning ζ=0.45 är produkten ω c T r = 1.25 vilket leder att ω c måste vara 1.25

Lead-lag design 21 Tillbaka till kranen: Önskad skärfrekvens: 1.25 rad/s Önskad fasmarginal: 50º Nuvarande fas i önskad skärfrekvens: -143º Nödvändig fasavancering:13º

Lead-lag design 22 Nödvändig fasavancering 13º Max fasavancering vid önskad skärfrekvens ω = 1.25 Kretsförstärkningen skall vara 1 i denna frekvensen

Lead-lag design 23

Lead-lag design 24 Fasretardering: Fasretarderande del Målet med den fasretarderande delen är att höja förstärkningen vid frekvensen 0 för att erhålla ett mindre stationärt reglerfel Förstärkningen i frekvensen 0 höjs med 1/γ Tyvärr så sänker den lag-länken även fasen, vilket motverkar syftet med lead-länken som konstruerats för att förbättra fasmarginalen vid designad skärfrekvens

Lead-lag design 25 Metodik för fasretardationslänken 1. Givet en lågfrekvensspecification (t.ex e 0 0.01) 2. Välj γ så att specificationen uppfylls (här 1/(1+F lag (0)F lead (0)G(0) ) 0.01) 3. Välj τ I som 10/ω C,desired (tumregel ) Tumregeln ger att fasförlusten från lag-länken blir ungefär 6º i valda skärfrekvensen. Om man vet att man skall addera en lag-länk när man designar sin lead-länk, kan det därför vara rimligt att lägga till 6º extra fasmarginal i lead-designen.

Icke-minfassystem 26 Vi kan nu förstå varför system med instabila nollställen är svårare att reglera Samma amplitud! Sämre fas!

Tidsfördröjning 27 En tidsfördröjning ger en ren fasförlust, och försämrar således fasmarginalen Fördröjning T G

Sammanfattning 28 Sammanfattning av dagens föreläsning I frekvenssvarsbaserad kompensering försöker vi forma förstärkning och fas på kretsförstärkningen F(s)G(s) genom att välja F(s) baserat på G(s) Bodediagram Specifikationer på bandbredd och resonanstopp på slutna systemet översätts till krav på kretsförstärkningen skärfrekvens och fasmarginal. Dessa specifikationer översätts till parametrar i en lead-länk (PD) Specifikationer på stationärt reglerfel översätts till krav på krestsförstärkningens statiska förstärkning. Detta krav översätts till parametrar i en lag-länk (PI) Instabila nollställen är knepiga att reglera eftersom de sänker fasen, och sålunda försämrar fasmarginalen. Likaså gör tidsfördröjningar

Sammanfattning 29 Viktiga begrepp Kompensering: Annat namn på reglering, med betoning på att design görs med utgångspunkt i frekvensplanet (kompensera fasförluster osv) Länk: Annat namn på en del av en (typiskt seriekopplad) regulatorstruktur Lead-länk: Den del av en regulator som används för att definiera skärfrekvens och fasmarginal Lead-länk: Den del av en regulator som används för att definiera stationära reglerfelet Icke-minfas: System med instabilt nollställe. Ger samma amplitudförstärkning men sämre fas i kretsförstärkningen jämfört med samma system fast med ett speglat stabilt nollställe