Specjalność studiów I i II stopnia
Oferta dydaktyczna IAiR

Programowanie algorytmów sterowania

Cel

Umiejętność opisu i analizy jedno-obwodowych układów regulacji sterowanych komputerowo, doboru regulatorów i posługiwania się środkami komputerowymi w analizie układów regulacji

Opis

1. Podstawowe jedno-obwodowe układy regulacji komputerowej
2. Dobór regulatorów parametrycznych - PID
3. Dobór regulatora pracującego z modelem odniesienia
4. Regulacja kompensacyjna w układach jedno-obwodowych
5. Układy serwomechanizmowe ze sprzężeniem od stanu

Wymagania

Podstaw automatyki, analizy układów regulacji za pomocą operatorów Lapla-ce‘a, przetwarzania sygnałów

Bibliografia

  1. 1. Janiszowski, K.: Podstawy wyznaczania opisu i sterowania obiektów dynamicznych WPW 1991,
  2. 2. Niederliński, A.: Systemy cyfrowe automatyki, Zastosowania. WNT 1977

Metody oceny

Wykład - Zaliczenie pisemne
Laboratorium - Obecność i aktywność podczas zajęć pokazowych, zespoły dwu-osobowe.
Zajęcia projektowe - Sprawozdanie pisemne z przeprowadzonych badań symulacyjnych z zastosowaniem PExSim, zespoły dwu osobowe.

Szczegółowy rozkład zajęć

Nr Temat Opis Wymiar
1 Podstawowe jednoobwodowe układy regulacji komputerowej Reprezentacja liniowych układów ciągłych sterowanych cyfrowo, transmitancja dyskretna z impulsatorem zerowego rzędu, równanie różnicowe, dobór okresu próbkowania, komputerowy układ sterowania, sterowanie w torze otwartym i układ regulacji automatycznej, kryteria i wskaźniki oceny układów, ograniczenia i dobór elementów wykonawczych. Struktury układów z regulatorem parametrycznym (PID) w układzie jedno-pętlowym i kaskadowym, regulacja z modelem odniesienia, regulacja predykcyjna, serwomechanizmy. Stabilność zamkniętego układu regulacji. Przykłady. W 4
2 Dobór regulatorów parametrycznych - PID Podstawowy algorytm regulacji z akcjami PID, algorytm rzeczywisty, modyfikacje algorytmu, zjawisko wind-up, bez-uderzeniowa zmiana akcji regulatora, kompensacja ograniczeń elementu wykonawczego, dobór nastaw regulatora wg eksperymentu czynnego oraz wg charakterystyk czasowych obiektu, ocena odporności układów na zmiany parametrów obiektu, (wzmocnienie, opóźnienie, zmiana inercji). Przykład regulacji temperatury. W 4
3 Dobór regulatora pracującego z modelem odniesienia Struktura układu regulacji z modelem odniesienia, rodzaje algorytmów, eksperymentalny dobór nastaw regulatora, badanie odporności układów na zmiany parametrów obiektu, porównanie z algorytmami PID. Przykład. W 2
4 Regulacja kompensacyjna w układach jedno-obwodowych Zasada regulacji kompensacyjnej, charakteryzacja właściwości obiektu, założenia strojenia algorytmu dla zadanej charakterystyki nadążania, dla zadanej charakterystyki przy kompensacji zakłóceń, algorytmu Dead-beat, algorytmy minimalno-wariancyjne, algorytm predyktora Smitha W 3
5 Układy serwomechanizmowe ze sprzężeniem od stanu Układ regulacji ze sprzężeniem od położenia, sprzężenie prędkościowe, sprzężenie przyspieszeniowe, regulator z fazowymi zmiennymi stanu, dobór sprzężenia zwrotnego, badanie odporności układu. Odtwarzanie zmiennych stanu. Przykład projektu szybkiego serwomechanizmu. W 2
1 Przedstawienie zasad wykorzystania pakietu PExSim Struktura pakietu PExSim, podstawowe bloki dynamiczne, modelowanie złożonych liniowych układów dynamicznych, ścieżki i podścieżki, modelowanie struktur układów regulacji, obliczanie wskaźników oceny układu regulacji, wizualizacja przebiegów, deklaracja własnych algorytmów. L 3
2 Eksperymentalny dobór algorytmów regulacji z regulatorami parametrycznymi. Zastosowanie PExSim do doboru algorytmu regulatora dla obiektu wielo-inercyjnego z opóźnieniem (wymiennik ciepła), model elementu wykonawczego (elektro-zawór proporcjonalny), badanie właściwości układu, dostrajanie regulatora. Badanie układu regulacji kaskadowej z zastosowaniem regulacji przepływu. Dobór algorytmów regulacji w torze pomocniczym i głównym. Badanie odporności układu. L 3
3 Dobór algorytmu regulacji dla serwomechanizmu Zastosowanie PExSim dla modelowania działania siłownika pneumatycznego z obciążeniem sterowanego przez zawór proporcjonalny, sterowanie pozycyjne, zastosowanie algorytm PID, wprowadzenie sprzężenia prędkościowego i przyspieszeniowego (sprzężenie od fazowych zmiennych stanu) , sterowanie w obecności zmiennej zewnętrznej siły obciążającej. L 3
1 Rozdanie tematów Przykłady układów serwomechanizmowych, wymienników ciepła, prostych reaktorów chemicznych, postawienie zadania i założeń dla układu regulacji. P 2
2 Projektowanie układów w obecności konsultanta Tworzenie struktury układu, ocena jakości i obliczanie wskaźnika, modelowanie przebiegów dla zadanych trajektorii zmian, strojenie regulatorów, ocena dopuszczalnego zakresu zmian nastaw algorytmu P 2
3 Badanie projektowanych układów w obecności konsultanta Wprowadzanie zaburzeń do struktury układu regulacji, badanie odporności, dostrajanie regulatorów dla zmian w obiekcie regulacji, ocena zapasu stabilności, przygotowanie do sporządzenia sprawozdania. P 2
Instytut Automatyki i Robotyki
Politechnika Warszawska