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

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

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik M Föreläsning 8

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

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik M Föreläsning 9

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik M Föreläsning 9

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik Föreläsning 7

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

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

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

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

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

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

Nyquistkriteriet, kretsformning

Kretsformning och känslighet

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

Övningar i Reglerteknik

Specifikationer i frekvensplanet ( )

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

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

TENTAMEN I REGLERTEKNIK

EL1000/1120/1110 Reglerteknik AK

Välkomna till TSRT15 Reglerteknik Föreläsning 12

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik Föreläsning 12

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

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

TENTAMEN REGLERTEKNIK TSRT15

TENTAMEN: DEL B Reglerteknik I 5hp

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

Reglerteknik AK. Tentamen kl

TENTAMEN Reglerteknik 3p, X3

Reglerteknik AK. Tentamen 27 oktober 2015 kl 8-13

TSIU61: Reglerteknik. Frekvensbeskrivning Bodediagram. Gustaf Hendeby.

Figur 2: Bodediagrammets amplitudkurva i uppgift 1d

Reglerteknik AK. Tentamen 16 mars 2016 kl 8 13

TENTAMEN I REGLERTEKNIK Y/D

A

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

EL1000/1120 Reglerteknik AK

Reglerteknik AK, FRTF05

Lösningsförslag till tentamen i Reglerteknik Y/D (TSRT12)

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 9

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

Reglerteknik Z / Bt/I/Kf/F

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

EL1010 Reglerteknik AK

Reglerteknik AK. Tentamen 24 oktober 2016 kl 8-13

Lösningsförslag till tentamen i Reglerteknik (TSRT19)

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

Frekvensbeskrivning, Bodediagram

Lösningar till tentamen i Industriell reglerteknik TSRT07 Tentamensdatum: Martin Enqvist

Överföringsfunktioner, blockscheman och analys av reglersystem

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

Industriell reglerteknik: Föreläsning 3

TENTAMEN Reglerteknik 4.5hp X3

Välkomna till TSRT15 Reglerteknik Föreläsning 2

TENTAMEN I TSRT91 REGLERTEKNIK

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

Reglerteknik AK Tentamen

TENTAMEN I REGLERTEKNIK Y/D

Föreläsning 10, Egenskaper hos tidsdiskreta system

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

Reglerteknik Z2. Kurskod: SSY 050 och ERE080. Tentamen

REGLERTEKNIK, KTH. REGLERTEKNIK AK EL1000, EL1110 och EL1120

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

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

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

Reglerteknik AK, FRTF05

Kort introduktion till Reglerteknik I

INLÄMNINGSUPPGIFT I. REGLERTEKNIK I för STS3 & X4

Reglerteknik, TSIU 61

TSIU61: Reglerteknik. Sammanfattning av kursen. Gustaf Hendeby.

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

EL1000/1120/1110 Reglerteknik AK

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

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

TENTAMEN Reglerteknik 4.5hp X3

TENTAMEN: DEL B Reglerteknik I 5hp

TENTAMEN I REGLERTEKNIK TSRT03, TSRT19

ERE103 Reglerteknik D Tentamen

TENTAMEN I TSRT91 REGLERTEKNIK

ERE 102 Reglerteknik D Tentamen

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

TENTAMEN I TSRT91 REGLERTEKNIK

TENTAMEN I REGLERTEKNIK

Föreläsning 1 Reglerteknik AK

Reglerteknik 7. Kapitel 11. Köp bok och övningshäfte på kårbokhandeln. William Sandqvist

REGLERTEKNIK Laboration 5

Transkript:

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

Framkoppling 2 Anledningen till att vi pratar om framkoppling här, är att vi skall försäkra oss om att de metoder vi senare tittar på är lika viktiga även för mer avancerade reglerstrukturer Vi vill visa att, för stabilitet och dynamisk respons, är kretsförstärkningen den viktigaste komponenten, och denna påverkas inte av framkoppplingar osv

Framkoppling 3 T I T R T O T O : Utetemperatur T I : Innetemperatur T R : Elementtemperatur u : Styrsignal till element Värmebalans för rummet Uppvärmning av elementet

Framkoppling 4 T O G 2 (s) U(s) G 3 (s) T R G 1 (s) T I

Framkoppling 5 T O G 2 (s) R(s) F(s) U(s) G 3 (s) T R G 1 (s) T I -1 Vi kopplar in en PID-regulator och simulerar vad som händer då utetemperaturen varierar mellan 0º och 10º grader, och referenssignalen är 22º

Framkoppling 6 Innetemperatur Utetemperatur Borde vi inte kunna utnyttja det faktum att vi kan mäta utetemperaturen också?

Framkoppling 7 Addera term till styrsignal som beror på den mätbara störningen T O H(s) G 2 (s) R(s) F(s) T R G 3 (s) G 1 (s) T I -1

Framkoppling 8 För att helt ta bort utetemperaturens inverkan skall vi alltså välja H(s) så att Detta är oftast inte möjligt (lösningen H(s) blir ej proper, dvs ej fysikaliskt implementerbar). Man väljer då ett H(s) som gör termen liten i de frekvensområden som störningen är stor (i vårt fall har störningen ofta en periodtid på ca 24 timmar) I vår modell får vi Denna är ej proper, vi använder approximationen

Framkoppling 9 Innetemperatur Utetemperatur Så gott som helt oberoende av utetemperaturen!

Framkoppling 10 Förutom den nya metoden att kompensera för mätbara störningar så ser vi ett viktigt faktum Kretsförstärkningen G 1 G 3 F uppkommer i båda överföringsfunktionerna Trots den avancerade regulatorstrukturen så är fortfarande kretsförstärkningen den viktigaste komponenten för stabilitet (om vi väljer H stabilt så påverkar den ej stabilitet) Slutsats: För bra reglerdesign måste man kunna designa kretsförstärkningen

11 Konceptuellt så ser alla återkopplingar ut så här R(s) G O (s) Y(s) -1 Kretsförstärkningen G O (s) ges ofta av F(s)G(s) Fråga: Om vi känner Bodediagrammet för öppna systemet, dvs kretsförstärkningen G O (s) (antaget stabilt), vad kan vi då säga om det slutna systemet?

12 Givet ett Bodediagram för en kretsförstärkning Vad händer om vi sluter loopen?

13 Vi tänker oss att vi först startar upp öppna systemet med en sinussignal. Efter insvängningsförlopp får vi G O (s) Om vi använder frekvensen 1 rad/s får vi utsignalen sin(t) Vi kopplar snabbt nu bort den externa signalen och kopplar in återkopplingen G O (s) -1 Inget händer! Signalen sin(t) ligger fortfarande på ingången

14 Fallet att fasen är -180º och förstärkningen 1 ger att vi ligger precis på stabilitetsmarginalen. Signalamplituden varken förstärks eller försvagas när den går runt i loopen Om fasen är -180º och förstärkningen >1 så skulle signalamplituden växa när den går runt, dvs det skulle tyda på instabilitet för det återkopplade systemet Om fasen är -180º och förstärkningen <1 så skulle signalamplituden minska när den går runt, dvs det skulle tyda på stabilitet för det återkopplade systemet

15

16 c : Skärfrekvens. Frekvens där amplitudförstärkningen är 1. p : Fasskärfrekvens. Frekvens där fasen skär -180º. A m : Amplitudmarginal. 1 dividerat med amplitudförstärkning i fasskärfrekvensen. Anger hur mycket förstärkningen på kretsförstärkningen kan ökas innan förstärkningen blir 1 i fasskärfrekvensen m : Fasmarginal. Fasens avståndet till -180º grader i skärfrekvensen. Anger hur mycket fasen på kretsförstärkningen kan minskas innan fasen blir -180º i skärfrekvensen För stabilitet krävs m >0 och A m >1 (Nästan sant. Våra argument här är inte fullt matematiskt underbyggda, men dessa krav är tillräckliga för oss)

17 Tillbaka till värmesystemet F(s) G 3 (s) G 1 (s) -1 Vi studerar Bodediagrammet för kretsförstärkningen G O (s)=f(s)g 3 (s)g 1 (s) Vi antar 1 =1, 2 =0.1 och 3 =50, samt använder en PI-regulator med K P =2 och K I =1

18

19 Vi testar en I-regulator med K I =1

20

21 Vi testar en I-regulator med K I =56.9 Det enda som händer jämfört med föregående Bodediagram är att amplitudkurvan lyfts upp Amplitudförstärkningen borde bli 1 i fasskärfrekvensen Amplitudmarginalen begränsar hur mycket man kan öka förstärkningen i kretsförstärkningen utan att få instabilitet Fasmarginalen begränsar hur mycket man kan minska fasen i kretsförstärkningen utan att få instabilitet

22

23 Man kan visa att slutna systemets dynamik också har kopplingar till kretsförstärkningens Bodediagram Bandbredden för det slutna systemet blir typiskt ungefär lika med skärfrekvensen, b,closed ¼ c Resonanstoppen M p i slutna systemet beror på fasmarginalen Med andra ord, en liten fasmarginal ger stora oscillationer

Sammanfattning 24 Sammanfattning av dagens föreläsning Mätbara störningar kan motverkas genom att man lägger till en framkopplingsterm i regulatorn Kretsförstärkningen är en viktig komponent för stabilitet och dynamiskt beteende oavsett hur avancerad reglerstrukturen är Slutna systemets dynamik kan härledas ur Bodediagram för kretsförstärkningen

Sammanfattning 25 Viktiga begrepp Framkoppling: Addering av styrsignaler som beräknas från mätbara störningar Fasmarginal: Ett mått på fasen i ett Bodediagram av kretsförstärkningen som säger hur långt från instabilitet vi är i det återkopplade systemet Amplitudmarginal: Ett mått på amplitudförstärkningen i ett Bodediagram av kretsförstärkningen som säger hur långt från instabilitet vi är i det återkopplade systemet