automatsko upravljanje procesima - tf.ni.ac.rs · pdf filelaboratorijske veŽe literatura...
TRANSCRIPT
AUTOMATSKO UPRAVLJANJE PROCESIMA
predavanja 3 asa
SRETEN STOJANOVI
vebe 2 asa
MILO STEVANOVI
laboratorijske vebe 1 as
MILO STEVANOVI
Ispitne obaveze poena
aktivnost u toku predavanja 5
aktivnost u toku vebi 5
aktivnost u izradi laboratorijskih vebi 10
kolokvijum 50
Ukupno predispitne obaveze 70
(min 30)
Zavrni ispit 30
Ukupno 100
LABORATORIJSKE VEBE
LITERATURA
Udbenik:
1. S. Stojanovi, Automatsko upravljanje procesima, PDF skripta
2. M. Stoji, Kontinualni sistemi automatskog upravljanja, Nauna knjiga, Beograd, 1985.
Zbirka zadataka:
3. S. Milinkovi, D. Debeljkovi, 1996, Zbirka reenih zadataka iz analize i sinteze sistema automatskog upravljanja, igoja tampa, Beograd.
Praktikum:
4. S. Stojanovi, MATLAB u sistemima automatskog upravljanja, PDF skripta
PREDAVANJA
1. Uvod u sisteme automatskog upravljanja
2. Analiza sistema u vremenskom domenu.
3. Analiza sistema u kompleksnom domenu.
4. Analiza sistema u frekventnom domenu.
5. Karakterizacija rada sistema u stacionarnom stanju.
6. Prostor stanja sistema.
7. Stabilnost sistema.
8. Upravljanje procesima.
UVOD U SISTEME AUTOMATSKOG UPRAVLJANJA
SISTEM
Definicija 1. Sistem je skup organizovanih elemenata koji su meusobno povezani u jedinstvenu celinu radi postizanja odreenog cilja.
Primeri sistema:
tehniki, bioloki, ekoloki, drutveni, ekonomski
NAINI PREDSTAVLJANJA SISTEMA
Verbalni i tekstualni opis.
Simboliko-funkcionalna ema (opisuje konstrukciju i rad)
Strukturni dijagram (opisuje veze izmeu podsistema)
Cz
Ci
Regulator
CA m1 m2
Ci = y
e
CA = z2 m1 = z1
u
Primer. Sistem za odravanja zadatog nivoa koncentracije
Verbalni i tekstualni opis
1 2,m m maseni protoci rastvaraa i koncentriranog rastvora
ZC zadata vrednost koncentracija rastvorene supstance na izlazu
AC koncentracija supstance u koncentrovanom rastvoru
iC koncentracija rastvorene supstance na izlazu
1m promena masenog protoka rastvora
AC promena koncentracije supstance
u koncentrovanom rastvoru
MK mera koncentracije
Simboliko-funkcionalna ema
Cz
Ci
Regulator
CA m1 m2
Ci = y
e
CA = z2 m1 = z1
u
Simboliko-funkcionalna ema
Strukturni dijagram
Regulator Ventil Mealica
MK
_
e
u m2
m1 CA
y Cz
Cz
Ci
Regulator
CA m1 m2
Ci = y
e
CA = z2 m1 = z1
u
ULAZNE I IZLAZNE VELIINE SISTEMA
Ulazne veliine (u(t), r(t) ili yz(t)) su spoljanja dejstva koja bitno utiu na rad sistema.
Uvode se namerno da bi se postigle eljene promene stanja sistema.
Izlazne veliine (y(t)) su rezultat rada razmatranog sistema za ije vrednosti i promene smo zainteresovani.
PODELA SISTEMA PREMA BROJU ULAZNIH I IZLAZNIH VELIINA
Sistemi sa jednim ulazom i jednim izlazom (prosti, SISO)
Sistemi sa vie ulaza i vie izlaza (multivarijabilni, MIMO).
SISTEM u(t) y(t)
r(t), yz(t)
SISTEM
u1(t)
ur(t)
y1(t)
ym(t)
POREMEAJI
Poremeaji (z(t)) su ulazne veliine koje deluju na objekat i remete njegov rad.
Karakteristike poremeaja:
- nastaju najee van objekta,
- mesto dejstva poremeaja esto nije definisano,
- sluajne su prirode,
- opisuju se statistikim funkcijama i raspodelama. OBJEKAT
(PROCES)
z(t)
u(t) y(t)
SIGNALI
Signali su fizike veliine koje predstavljaju ulaze, izlaze, poremeaje ili stanja sistema. Signali su materijalizovani nosioci informacija.
PODELA SIGNALA
Deterministiki signal - y(t) je poznata funkcija vremena
Stohastiki signal - y(t) je sluajna veliina
0 5 10 15 20-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0 20 40 60 80 100-4
-2
0
2
4
Signal kontinualan po amplitudi i vremenu
Signal diskretan po amplitudi
Signal diskretan po vremenu
0 2 4 6 8 10
-1
-0.5
0
0.5
1
0 2 4 6 8 10
-1
-0.5
0
0.5
1
0 2 4 6 8 10
-1
-0.5
0
0.5
1
KLASIFIKACIJA SISTEMA
KRITERIJUM VRSTE SISTEMA
Broj ulaznih i izlaznih promenljivih Jedan ulaz jedan izlaz Vie ulaza vie izlaza
Vremenska zavisnost promenljivih Statiki Dinamiki
Zavisnost promenljivih od prostornih koordinata
Sa usrednjenim
parametrima
Sa raspodeljenim
parametrima
Neprekidnost promenljivih Kontinualni Diskretni
Sluajnost promenljivih Deterministiki Stohastiki (sluajni)
Veze izmeu promenljivih Linearni Nelinearni
Vremenska zavisnost parametara Stacionarni Nestasionarni
Red (dimenzija) sistema Konani Beskonani
Kanjenje pri prenosa signala Bez kanjenja Sa kanjenjem
MODELOVANJE SISTEMA
Modeli opisuju osobine sistema pomou matematikih simbola, relacija, operacija i/ili dijagrama.
Primer: Matematiki model rezervoara
A.
1 2
( )( ) ( )
dh tA q t q t
dt
2 1( ) ( )q t k h t
Simulacioni dijagram rezervoara
UPRAVLJANJE
Sistemi nisu u mogunosti da sami obezbede eljeno ponaanje.
UPRAVLJAKI SISTEM - deluje na objekat i obezbeuje njegov zadovoljavajui rad.
Upravljaka veliina (u(t)) je ulazna veliina objekta sa sledeim osobinama:
- generie je upravljaki sistem
- moe biti funkcija zadate vrednosti, izlaza sistema, poremeaja,
- obezbeuje zadovoljavajue ponaanje objekta.
SAU = US + OBJEKAT
US yz u
US yz u
O y
SAU
OSNOVNI KONCEPTI UPRAVLJANJA
Otvoreni SAU
bez kompenzacije poremeaja
sa kompenzacijom poremeaja
Zatvoreni SAU
bez kompenzacije poremeaja
sa kompenzacijom poremeaja
Kombinovani SAU
OTVORENI SAU
- OTVORENI SAU BEZ KOMPENZACIJE POREMEAJA
r = Cz
Regulator
CA m1 m2
Ci = y
CA = z2 m1 = z1
u
US
yz u
O, Pr.
y
z
SAU
Prednost:
Jednostavna realizacija bez merne opreme
Jeftina realizacija
Nedostatak:
SAU uvek radi sa grekom u prisustvu poremeaja.
OTVORENI SAU SA DIREKTNO KOMPENZACIJOM POREMEAJA
r = Cz
US
CA m1
m2
Ci = y
m1 = z1
u
SAU
z
US yz
u O y
Prednost:
Trenutno suzbija dejstvo poremeaja za koji je SAU projektovan.
Nedostatak:
Poremeaj mora da se identifikuje i izmeri.
Nemerljivi poremeaji se ne mogu otkloniti.
Zahteva se merna oprema.
SAU je skuplji.
ZATVORENI SAU (SISTEM AUTOMATSKE REGULACIJE - SAR)
r = Cz
Regulator
CA m1 m2
Ci = y
e
CA = z2 m1 = z1
u
SAU = SAR
z
US yz u
O y
_
e
Prednost:
Suzbija dejstvo gotovo svih poremeaja tokom odreenog vremena.
Poremeaj ne mora da se poznaje niti meri.
Nedostatak:
Vreme otklanjanja poremeaja moe biti dugo.
Zahteva se merna oprema.
SAU je skuplji.
KOMBINOVANI SAU
r = Cz
US
CA m1 m2
Ci = y
e
CA = z2 m1 = z1
u
MP
z
US yz u
O
y
_
e
Prednost:
Postie najbolje rezultate.
Suzbija dejstvo merljivih poremeaja trenutno, a ostale poremeaje postepeno.
Ne moraju svi poremeaji da se mere niti poznaju.
Nedostatak:
Zahteva se merna oprema.
SAU je skuplji.
DALJA PODELA SAU
VREMENSKA PROMENA ZADATE VREDNOSTI
REALIZACIJA PRENOSA SIGNALA
DOVOD POMONE ENERGIJE
yZ(t) = Const. Regulacija Mehaniki Sa dovodom energije
(posredno upravljanje)
yZ(t) = f(t) Sistem praenja Pneumatski Bez dovoda energije (neposredno upravljanje)
Hidraulini
Elektrini
Elektronski
Kombinovani