Podstawyautomatyki

EnergetykaSem. VWykład 1

Sem. 1-2018/19Hossein Ghaemi

Hossein Ghaemi

Katedra Automatyki i Energetyki

Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa

Politechnika Gdańska

pok. 222A WOiO

Tel.: 58 348 6053

e-mail: ghaemi <at> pg.edu.pl

www.pg.gda.pl/~ghaemi

Konsultacje: poniedziałki i czwartki 14.15-15.00

Tematyczny zakres przedmiotu1. POJĘCIA PODSTAWOWE

Sprzężenie zwrotne – podstawowy mechanizm sterowania, techniczne problemy projektowania układów sterowania.

2. KLASYFIKACJA UKŁADÓW STEROWANIA

Układy sterowania liniowe i nieliniowe, układy sterowania o parametrach skupionych i rozłożonych, układy sterowania stacjonarne i niestacjonarne, układy sterowania jednowymiarowe i wielowymiarowe, układy sterowania o działaniu ciągłym

i dyskretnym, układy sterowania optymalne, układy sterowania adaptacyjne, układy sterowania ekstremalne.

3. ELEMENTY UKŁADÓW AUTOMATYKI

Równanie podstawowych elementów liniowych, elementy powodujące straty energii, elementy magazynujące energię potencjalną, elementy magazynujące energię kinetyczną, wprowadzenie równań układów dynamicznych, równanie Lagrange’a, linearyzacja.

4. FUNKCJA PRZEJŚCIA

Rodzaje modeli matematycznych równanie różniczkowe, transformacja Laplace’a, transmitancja, rozwiązanie równań różniczkowych, odpowiedzi czasowe, charakterystyki skokowe i impulsowe.

5. SCHEMATY BLOKOWE

Związek pomiędzy schematem blokowym a równaniem różniczkowym, związek pomiędzy równaniem różniczkowym

a transmitancją, związek pomiędzy schematem blokowym a transmitancją, połączenie równoległe, połączenie szeregowe, połączenie ze sprzężeniem zwrotnym, algebra schematów blokowych.

6. ANALIZA UKŁADÓW STEROWANIA W PRZESTRZENI STANU

Przestrzeń stanu, stan otoczenia, rozwiązanie liniowego równania różniczkowego, model stacjonarny, model niestacjonarny, zastosowanie transformacji Laplace’a do rozwiązania równań stanu i obserwacji, macierz transmitancji układu sterowania w metodzie przestrzeni stanu.

Tematyczny zakres przedmiotu, c.d.7. METODA CZĘSTOTLIWOŚCIOWA OPISU I ANALIZY UKŁADÓW STEROWANIA

Transmitancja widmowa, charakterystyki A-F Nyquist’a, logarytmyczne charakterystyki Bodego, pasmo przenoszenia.

8. STABILNOŚĆ UKŁADÓW STEROWANIADefinicje i pojęcia, stabilność w sensie Lapunov’a, kryterium stabilności Hurwitza, kryterium stabilności Nyquista, zapas amplitudy, zapas fazy.

9. REGULATORYRodzaje działania regulatorów, struktura regulatorów, zastosowanie sprzężenia zwrotnego w kształtowaniu charakterystyki regulatora, kształtowanie charakterystyki regulatora w układzie równoległym, kształtowanie charakterystyki regulatora w czujniku lub wzmacniaczu, dobór regulatora ze względu na warunek stabilności układu sterowania.

10. WSKAŹNIKI JAKOŚCI STEROWANIAUchyb ustalony , proces przejściowy, Kryteria całkowe, kryterium całki kwadratu uchybu, kryterium całki ważonego kwadratu uchybu, Kryterium całki wartości bezwzględnej uchybu, kryterium całki ważonej wartości bezwzględnej uchybu, metoda Zieglera-Nicholsa doboru nastawień regulatora.

11. DYSKRETNE UKŁADY STEROWANIA I WSTĘP DO AUTOMATYKI CYFROWEJTransformacja „z”, transformacja „z” sygnału wyjściowego układu sterowania, odwrotna transformacja „z”, analiza stabilności na płaszczyźnie „z”, przetwornik analogowo-cyfrowy, przetwornik cyfrowo-analogowy.

Literatura1. Bubnicki Z., Teoria i algorytmy sterowania, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa,

2002.

2. Domachowski Z., Automatyka i robotyka – podstawy, Wydawnictwo PG, Gdańsk, 2003.

3. Friedland B., Control System Design, McGraw Hill Co., 1986.

4. Kaczorek T., Teoria sterowania i systemów, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1999.

5. Nise N. S., Control System Engineering, 7th Edition, John Whiley & Sons Inc., 2015.

6. Ogata K., Modern Control Engineering, 4th edition, Prentice Hall, 2009.

7. Perycz S., Podstawy automatyki, skrypt dla Instytutu Okrętowego PG, Gdańsk, 1983.

8. Próchnicki W., Dzida M., Zbiór zadań z podstaw automatyki, skrypt dla studentów Wydziału Oceanotechniki i Okrętownictwa PG, Gdańsk, 1993.

9. Raven, F. H., Automatic control engineering, McGraw Hill Co., 1986.

Zasady zaliczenia

Ocena składa się z punktów zdobytych z lab. (30 pkt., min. 15), ćw. (35 pkt., min. 17), egzaminu (35 pkt.) oraz obecności (5 pkt.),

Maks. punktów to 105, z czego wymagane jest min. 56 pkt.,

Studenci, którzy uzyskali ww. minimum 56 pkt. mogą przystąpić do egzaminu ustnego i odpowiadając na 3 pytania podwyższyć swą ocenę maks. o jeden punktw skali 1 do 5.

Karta Przedmiotu

Link (moja.pg)

Katalog ECTS PGhttp://ects.pg.edu.pl/przedmiot?subjectId=253958&courseId=8451

Terminy

Egzamin:

Sesja podstawowa: 29.01.2019 r., sala 410 (WOiO), godz. 12:00

Sesja poprawkowa: 11.02.2019 r., Sala 410 (WOiO), godz. 09:00

Egzamin ustny:

15.02.2019 r., pok. 222A (WOiO)

Układy otwarte

ww

w.k

asb

aho

use

.co

m

Regulacja automatyczna?

Sprzężenie zwrotne w naturze - źrenice

Sprzężenie zwrotne w naturze - cukier

Sprzężenie zwrotne w technice

Regulacja prędkości kątowejsilnika elektrycznego

Regulacja kursu i trajektorii

Sprzężenie zwrotne – krótka historiaht

tp:/

/an

dre

gk.

blo

gsp

ot.

com

/

1788• James Watt

1868• James C. Maxwell

1934• Harold Hazen• (serwomechanizm)

Sprzężenie zwrotnew układzie sterowania

Regulator

Zakłócenia

Energia zew.

Energia zew.

Uchyb regulacji

Wielkość (syg.) zadana

Wielkość (syg.)

regulowana

Mierzona wartośćsyg. regulowanego (np. syg. elektryczny)

+

_

Sprzężenie zwrotnew układzie sterowania – c.d.

Wielkość (syg.) regulowana

Zamknięty układ sterowania ze sprzężeniem zwrotnym?

1. Procesy nie są dokładnie znane

2. Nie zawsze można dokładnie określić wartość syg. wej. - niepewność

3. Brak możliwości wprowadzenia syg. wej.w sposób dokładny

Uchyb regulacji

Możliwości układu sterowania

Wzmocnienie energetyczne

Zdalne sterowanie

Oddziaływanie na wej.

Kompensacja zakłóceń

Działanie w środowisku niebezpiecznym

Działanie w środowisku niedostępnym

Działanie w środowiskach małej skali

Robotyka Dziedzina nauki i techniki zajmująca się problemami

mechaniki, sterowania, projektowania, pomiarów, zastosowań oraz eksploatacji manipulatorów i robotów to robotyka.

Robot

Sztuczna inteligencja

Manipulatory Roboty przemysłowe Roboty dwunożne

Etapy projektowania układu sterowania

1. Modelowanie oraz identyfikacja i weryfikacja modelu obiektu

2. Symulacja obiektu Symulacja obiektu

3. Struktura układu sterowania

4. Typ i struktura regulatora

5. Elementy pomiarowe (czujniki, przetworniki, interfejsy komunikacyjne)

6. Element wykonawczy

7. Symulacja działania układu sterowania

8. Prototypowanie