LabView priprema za 1. kolokvijum 2011.

Transcript

1 Navesti razliku između koncepta upravljanja sa negativnom povratnom spregom i bez nje? Za stabilizaciju sistema koristi se negativna povratna sprega. Upravljanje bez povratne sprege ne koristi informaciju o upravljanim veličinama. Sa gledišta stabilnosti, sisteme upravljanja bez povratne sprege lakše je sintetizovati jer je kod njih problem stabilnosti manje izražen. Upravljanje sa povratnom spregom je ono upravljanje koje, u prisustvu smetnji, teži da smanji razliku između izlaza sistema i zadatog ulaza. Pri tome, radi se o nepredvidivim smetnjama budući da je poznate smetnje uvijek moguće kompenzovati. Problem stabilnosti je ođe više izražen jer težeći da se smanji greška, može doći do pojave oscilacija konstantne ili promjenljive amplitude. Prednost sistema sa povratnom spregom je što ovi sistemi upravljanja koriste povratnu spregu koja omogućava da odziv sistema bude relativno neosjetljiv na eksterne smetnje i u izvjesnoj mjeri, na varijacije parametara sistema što ne važi za sistem upravljanja bez povratne sprege. Nacrtati osnovnu strukturu regulacione konture i označiti elemente. Prikazati grafički: kontinualan signal, diskretni (vremenski odabran) i signal diskretizovan po amplitudi. kontinualan signal diskretni signal (vremenski odabran) signal diskretizovan po amplitudi 1 Śake

2 Šta podrazumijevamo pod terminom identifikacija objekta upravljanja i koje metode identifikacije poznajemo? Identifikacija objekta upravljanja ili sistema upravljanja znači rješavanje problema izgradnje matematičkog modela dinamičkih sistema bazirano na razmatranjima podataka o i iz sistema. Modeli mogu biti više ili manje formalne prirode, ali njihova osnovna karakteristika je da oni omogućavaju da se opservacije o njima organizuju i strukturiraju u neki skup podataka u vidu parametara ili stanja sistema. Postoje dvije metode identifikacije, i to: 1. Eksperimentalne za određivanje dinamičkih i statičkih karakteristika (aktivni i pasivni); 2. Analitičke. Navesti razliku između stacionarnog i dinamičkog modela sistema. Stacionarni model opisuje ponašanje sistema u stacionarnom (ustaljenom, uravnoteženom) stanju. Dinamički model opisuje ponašanje sistema pri prelazu iz jednog u drugo stanje, tj. pri prelazu iz jedne radne tačke u drugu; brzina prelaza zavisi od karakteristika sistema (broju i veličini skladišta energije) i o pobudnom signalu koji djeluje na ulaz procesa. Šta podrazumijevamo pod dinamičkim odzivom sistema i kojim se karakterističnim parametrima opisuje? Dinamički odziv sistema je ponašanje izlazne veličine u vremenu u zavisnosti od ulazne veličine. T r1 vrijeme porasta; T r vrijeme step odziva do 100%; T s vrijeme uspostavljanja; T p vrijeme prvog maksimuma; Μ pt vrijednost prvog maksimuma; A veličina prvog preskoka; ess greška stacionarnog stanja. Opisati razliku u pristupu posmatranja sistema kao bijele (white) odnosno crne (black) kutije? Matematički modeli zasnovani na pristupu koji posmatra unutrašnje djelove sistema nazivaju se unutrašnjim modelima, modelima stanja ili modelima bijele kutije (engl. white box). U ovu kategoriju spadaju modeli prikazani pomoću diferencijalnih jednačina i modeli prikazani u prostoru stanja, dakle modeli u vremenskom području. Ovi modeli predstavljaju naslijeđe iz mehanike. Matematički modeli zasnovani na pristupu koji posmatra sistem spolja nazivaju se spoljašnjim modelima, ulazno-izlaznim modelima ili modelima crne kutije (engl. black box). U ovu kategoriju spadaju modeli prikazani pomoću prenosnih funkcija i modeli prikazani pomoću frekvencijskih karakteristika, dakle modeli u području kompleksne promjenljive odnosno u frekvencijskom području. Ovi modeli predstavljaju naslijeđe iz elektrotehnike. 2 Śake

3 Šta se prikazuje blok dijagramom sistem upravljanja, a šta se zanemaruje? Blok dijagram nam pomaže da lakše odredimo prenosnu funkciju zatvorenog kruga složene strukture. Blok dijagramom prikazuje se uzročno-posljedična zavisnost u elementima sistema i sistema u cjelini (pobuda odziv). Blok dijagram prikazuje samo prolaz informacije kroz sistem. Blok dijagram prikazuje tok signala (u smjeru strelice) kroz sistem, te međusobnu vezu komponenata koje grade sistem. Prikaz djelovanja sistema pomoću blok dijagrama predstavlja prvi korak u matematičkoj analizi sistema upravljanja. Prolaz energije i/ili materije ne prikazuje se blok dijagramom. Blok dijagram je apstraktni prikaz sistema koji ne prikazuje fizičku strukturu sistema, energetske izvore i energetske tokove kao ni tokove materijala. Opisati funkciju regulatora u regulacionoj konturi sa negativnom povratnom spregom. Suštinska je uloga regulatora da obrađuje regulaciono odstupanje: e(t) = r(t) y(t) po određenom algoritmu (zakonu upravljanja): u = f (e(t)) djelujući preko izvršnog elementa na proces (zatvoreni tok signala). Navesti osnovne elemente prikaza blok dijagrama sistema automatskog upravljanja. Blok, sumator i linija sa strelicom osnovni su elementi blok dijagrama. Skicirati blok šemu adaptivnog sistema upravljanja i objasniti ulogu mehanizma adaptacije, tj. razloge za njegovo uvođenje u regulacionoj konturi. Adaptivni sistem upravljanja određuje (mjeri) indeks performanse, korišćenjem ulaza, izlaza i stanja upravljanog sistema i na bazi upoređivanja vrijednosti indeksa performanse sa njegovom zadatom vrijednošću, mijenja parametre podesivog sistema ili generiše na ulazu upravljačke signale sa ciljem da indeks performanse održi na zadatoj vrijednosti ili u njenoj okolini. 3 Śake

4 Nacrtati blok šemu strukture mjernog sistema i označiti elemente. Mjerni element sastoji se od tipično 4 elementa: Navesti dva osnovna tipa modeliranja ambijentalnog uticaja na tačnost senzora. 1. modifikovani ulaz I M prouzrokuje linearnu promjenu osjetljivosti elemenata i 2. interferirajući ulaz I i. 4 Śake

5 Navesti razliku između histerezisa i obnovljivosti kao parametara statičke karakteristike elemenata i sistema SAU. Za datu vrijednost I izlaz O može biti različit zavisno da li I raste ili opada. Histerezis je razlika između te dvije vrijednosti. Obnovljivost je sličnost ili bliskost vrijednosti izlaza prilikom više uzastopnih mjerenja. Tokom svih mjerenja ulazna veličina je ista. Koja je razlika između pasivnih i aktivnih senzora? Pasivni senzori zahtijevaju spoljašnji napon napajanja da bi se dobio izlazni električki signal (napon ili struja). Primjeri: otpornički senzori; kapacitivna senzori, induktivna senzori, Aktivni senzori ne zahtijevaju spoljašnji napon napajanja. Primjeri: elektromagnetski senzori, termoelektrični senzori. Na osnovu promjene kog parametra se zasniva mjerenje pomoću mjernih traka? Pri djelovanju sile na oprugu dolazi do izduženja ili sabijanja opruge, koje je proporcionalno sili. Na ovom principu temelje se elementi za pretvaranje sile u pomjeraj. Uz elastični senzorski element koriste se sekundarni elementi pomjeraja (mjerne trake) koji pretvaraju pomjeraj u električni signal. Pomjeraj može biti linearni ili ugaoni (zakret). Navesti osnovne razlike između otprničkih senzora temperature (RTD) i termistora. 1. Najtačniji mjerni senzori temperature; Karakteristike RTD-ova 2. Potrebna je kompenzacija otpora vodova; 3. Relativno spora dinamika vremenska konstanta 1-40 s. Termistori su senzori temperature načinjeni od poluprovodničkih materijala (poluprovodnički otpornički senzori). Koriste se materijali u obliku smjesa sulfida, selenida ili oksida metala, npr. magnezijum, nikal, kobalt, bakar, željezo, uran. Npr. vrijednost otpora opada s porastom temperature (imaju NTC); mala vremenska konstanta; veća osjetljivost od otporničkih termometara; osjetljivost na strujno opterećenje; postoje termistori i sa PTC. Navesti funkciju aktuatora u regulacionoj konturi? Aktuatori su uređaji koji pretvaraju električne ili fluidne ulaze u mehaničke izlaze, kao što su pozicija, sila, ugao ili moment. Nivo izlazne energije je mnogo veća od nivoa energije ulaznog signala, tako da se zahtijeva korišćenje električnog naelektrisanja, pneumatskog pritiska, hidrauličnog pritiska, itd. Navesti osnovnu klasifikaciju aktuatorskih koncepata? Klasifikacija najvažnijih aktuatorskih koncepata može se koncentrisati u tri glavne grupe: 1. Elektromehanički aktuatori; 2. Aktuatori koji koriste snagu fluida; 3. Alternativni aktuatorski koncepti (inteligentni mikroaktuatori). 5 Śake

6 Navesti tri osnovne komponente aktuatora? Pojačala snage upravljanje tokom energije (elektroenergije): tiristorska; tranzistorska; mašinska. Pogon izvršnog člana upravljanje kretanjem krutih tijela: motori (električni, pneumatski, hidraulični). Izvršni element - član 1. Upravlja strujom materije (gasovi, tečnosti): ventili; pumpe; uređaj za doziranje. 2. Upravlja tokom energije (elektroenergije): prigušnica (L); transformator. 6 Śake

7 Koliko iznose, u procentima, dozvoljena greška statičke odnosno dinamičke karakteristike aktuatora u odabranoj radnoj tački sa aspekta linearnosti karakteristike? Dozvoljena statička greška 1%. Dozvoljena dinamička greška 30%. Opisati ulogu regulatora u regulacionoj konturi sa negativnom povratnom spregom? Suštinska je uloga regulatora da obrađuje regulaciono odstupanje: e(t) = r(t) y(t), po određenom algoritmu (zakonu upravljanja): u = f (e(t)), djelujući preko izvršnog elementa na proces (zatvoreni tok signala). Napomena. U sistemima automatskog upravljanja regulatori: vode proces u skladu sa zadatim performansama; obrađuju sve relevantne informacije sa procesa i njegovog okruženja; predstavljaju mozak tehničkog sistema; koordiniraju senzore i aktuatore. Na osnovu kog kriterijuma je izvršena podjela analognih upravljačkih algoritama na linearne i nelinearne, a na osnovu kojeg na kontinualne i diskontinualne? Postoje razni kriterijumi za klasifikaciju algoritama upravljanja. Mi posmatramo klasifikaciju u odnosu na prirodu obrade raznih signala sa ciljem da se dobije upravljački signal. Svi algoritmi se u tom slučaju mogu svrstati u dvije grupe: analogni i digitalni algoritmi upravljanja, unutar kojih se mogu vršiti dalje podjele. Navesti osnovne kontinualne, linearne i analogne algoritame upravljanja koji se realizuju u regulatorima serijske proizvodnje? Analogni algoritmi se mogu podijeliti na dvije osnovne grupe: linearne i nelinearne što zavisi od zakona preslikavanja u=f(e). Nelinearni algoritmi kod sistema SISO opisani su relacijom u= f(e) đe je f nelinearna funkcija. Ako je f(e) neprekidna funkcija govori se o kontinualnim nelinearnim algoritmima, a ako je diskontinualna, prekidna, funkcija tada se govori o diskontinualnim ili relejnim algoritmima. Kontinualni nalinearni algoritmi upravljanja - Kod ovih algoritama zakon preslikavanja ulaza u izlaz tj. f(e) je nelinearna. Sinteza ovih algoritama obično se vrši simulacionim metodama iz više pokušaja, a rjeđe analitičkim putem. 7 Śake

8 Šta pojedinačno označavaju slovni simboli u nazivu PID regulatora? Proporcionalno (pojačanje) Integralno (integralno vrijeme) Diferencijalni (derivativno vrijeme) 8 Śake