Dziś jest niedziela, 20 październik 2019 r.
Energoelektronika.pl na stronach Facebook REKLAMA MAPA SERWISU KONTAKT
Strona główna Załóż konto Artykuły branżowe Katalog firm Seminaria FAQ Kalendarium Słownik Oferta
Wyszukaj
1USD 3.8503 -0.35% 1EUR 4.2844 -0.01% 1GBP 4.9671 +0.43%
Zaloguj się
Login (adres e-mail):
Haslo:
  Rejestracja
  Zapomniałem hasła
Reklama

Aktualności
Przyszłość sektora motoryzacji w Polsce ? raport Banku Pekao S.A.
więcej
32 edycja targów Energetab 2019 juz za cztery tygodnie
więcej
Przed nami 32. edycja targów ENERGETAB 2019
więcej
Cykl szkoleń z zakresu programowania sterowników SIMATIC S7-300, S7-1200
więcej

Zobacz archiwum

Kalendarium
23 październik 2019
LUMENexpo Targi Techniki Świetlnej  
więcej
29 październik 2019
73. edycja Seminarium dla Służb Utrzymania Ruchu  
więcej
Newsletter
Jeżeli chcesz otrzymywać aktualne informacje o wydarzeniach w branży.
Podaj e-mail do subskrypcji:


Artykuły branżowe
5 październik 2007.

Hybrydowe wspomaganie regulacji przy ograniczeniach sygnału sterującego

Rozwój technik hybrydowych w automatyce

Przez układy hybrydowe rozumie się obecnie układy mieszane, w których występują sygnały analogowe i sygnały zerojedynkowe (proszę nie mylić z cyfrowymi). Już Gibson w swojej książce [1] wydanej w USA w 1963 roku umieścił analizę Układów sterowania o dwu rodzajach działania. W tym samym czasie nazwa "hybrydowy"  używana była szeroko dla zestawów maszyn matematycznych zawierających zarówno maszynę analogową (dla mo-delowania obiektu dynamicznego) i maszynę cyfrową (czyli popularny komputer, dla przeprowadzania obliczeń algorytmicznych i pomocniczych) sprzężone ze sobą bezpośrednio za pomocą odpowiedniego interfejsu. Kompendium tego zagadnienia Czytelnik znajdzie w książce Bekeya i Karplusa [2].Autor niniejszego artykułu użył pojęcia hybrydowości do analizy pracy automatycznego wielozakresowego urządzenia wagowego [3], gdzie odważniki wyznaczające równe podzakresy pomiarowe, były nakładane za pomocą sygnałów zero-jedynkowych, a końcowe dojście do równowagi dynamicznego organu zerowego odbywało się w podzakresie sygnałów analogowych. Tak pracujący wielozakresowy miernik automatyczny może być traktowany jako przetwornik analogowo-hybrydowy przedstawiony symbolicznie na rys.1. Autor prze-prowadził  szeroką analizę pracy podobnych układów automatycznych symulując je na dostępnych wówczas maszynach hybrydowych [4].

Występujące w takim przetworniku  sygnały są związane zależnościami :Wy0/1= ent(WeAn/N) WyAn = WeAn - Wy0/1gdzie N jest kwantem dyskretyzacji (tu dużo większym niż kwanty w układach cyfrowych).W ostatnich 20 latach ogromnie rozwinęła się teoria hybrydowych układów sterowania rozumianych jako układy o analogowych sygnałach obiektowych oraz zerojedynkowych sygnałach decyzyjnych generowanych w nadrzędnym inteligentnym układzie sterującym. Przykładem piśmiennictwa w tej dziedzinie może być artykuł Ekera i Malmborga [5].

Praktyczny przypadek regulacji poziomu

Rozpatrzmy instalację dla regulacji poziomu w zbiorniku przemysłowym  jak na rys. 2. Poziom jest stabilizowany na wysokości określonej przez sygnał wartości zadanej WZ dzięki pracy analogowej pętli regulacyjnej LC oddziałującej na liniowy zawór regulacyjny ZR. Zbiornik może mieć wypływ swobodny (obiekt statyczny jednoinercyjny) lub wypływ stały określony przez pracę pompy wypływowej PW (obiekt całkujący).

Gdy zawór regulacyjny dysponuje bardzo szerokim zakresem zmienności dopływu cieczy, omówiony powyżej układ nie wymaga dalszych ulepszeń. Jednak bardzo często strumień dopływu jest ograniczony od góry oporem hydraulicznym rury dopływowej i oporem zaworu ZR przy pełnym otwarciu. Oznacza to wejście sygnału sterującego w nasycenie, wydłużające znacznie czas realizacji wartości zadanej. Aby przezwyciężyć to ograniczenie, do zbiornika można doprowadzić dodatkowe rury  dopływowe zaopatrzone w zawory odcinające ZO sterowane zerojedynkowo przez pomocniczy sterownik współpracujący z regulatorem analogowym LC, czyli realizujące dodatkowe i stosunkowo duże kwanty sterowania.Nie jest rozpatrywane tutaj zagadnienie potencjalnego nasycania się części całkującej regulatora PI, gdyż zostało ono już praktycznie pokonane we współczesnych konstrukcjach regulatorów analogowych (układy "antiwindup"  [6], patrz również : Simulink/Extra/Controllers).Przedstawiona na rys. 2 instalacja została zamodelowana za pomocą narzędzi MATLAB/SIMULINK. Schemat blokowy wyraźnie nieliniowego (bo nasycenie) modelu widzimy na rys. 3.W przedstawionym modelu elementy "hybr" to przekaźnikowo działające człony progowe. Przyjęto, że po-ziom nasycenia dopływu ciągłego (analogowego) jest równy progowi zadziałania przekaźnika i wielkości strumienia dopływu zerojedynkowego. Element hybr.1 działa w zakresie WZ*Kr  równym od 1 do 3 (Kr jest wzmocnieniem regulatora), a element hybr.2 w zakresie od 2 do 3. Elementy te, a więc i dopływy zerojedynkowe, można w układzie powielać. Poziom nasycenia odpowiada wartości WZ*Kr = 1.Kryterium jakości odpowiedzi na skok wartości zadanej poziomu (typowy sygnał wymuszeniowy dla serwomechanizmów) jest tu całką z kwadratu uchybu pomnożonego przez czas. Przyjęte tu nastawy regulatora analogowego zapewniają stabilność układu i jego "krzepkość" przy dużych zmianach sytuacji roboczej (poziomu, pola przekroju poprzecznego zbiornika lub wydajności pompy), lecz nie są optymalne w jakimś sen-sie. Na rys.4 przedstawiono przebiegi w opisywanym układzie po skoku wartości zadanej poziomu. Widać tu skutki zadziałania elementów hybrydowych hybr.1 i hybr.2.

Wyniki liczbowe przeprowadzonych symulacji przy istnieniu nasycenia dopływu ciągłego w porównaniu do zachowanie układu całkowicie liniowego (bez nasycenia), a także przy nasyceniu i zastosowaniu wspomagania hybrydowego, przedstawiono na rys. 5.Z powyższych wykresów wnioskować można, że wspomaganie hybrydowe jest tu skutecznym lekarstwem na nasycenie dopływu ciągłego.

Pełna treść artykułu dostępna w czasopiśmie PAR

Źródło: PAR
O nas  ::  Regulamin  ::  Polityka prywatności (Cookies)  ::  Reklama  ::  Mapa stron  ::  FAQ  ::  Kontakt
Ciekawe linki: www.klimatyzacja.pl  |  www.strony.energoelektronika.pl  |  promienniki podczerwieni
Copyright © Energoelektronika.pl