Τμήμα Ηλεκτρονικής. Θεωρία Ευφυών Συστημάτων Ελέγχου. Περίγραμμα μαθήματος

Transcript

1 Τμήμα Ηλεκτρονικής Θεωρία Ευφυών Συστημάτων Ελέγχου. Περίγραμμα μαθήματος Κλειστά συστήματα διακριτού χρόνου περιγραφή και ευστάθεια στο πεδίο z. Mεταβλητές κατάστασης, ελεγξιμότητα και παρατηρησιμότητα συστήματος, έλεγχος στο χώρο κατάστασης. Βελτίωση / αντιστάθμιση συστημάτων και σχεδίαση ελεγκτών PID, phae-lead, phae-lag. Εισαγωγικές έννοιες από τον άριστο, τον στοχαστικό και τον προσαρμοστικό έλεγχο. Ψηφιακοί ελεγκτές σε αναλογικά συστήματα. Προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές PLC. Βιομηχανικοί ελεγκτές. Τεχνολογίες τηλε-ελέγχου. Εφαρμογές ψηφιακού ελέγχου σε α παρακολούθηση / έλεγχο βιομηχανικών διεργασιών, β «έξυπνα» κτίρια συστήματα ενεργειακής διαχείρισης κτιρίων BMS, γ διαχείριση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και έλεγχο Φωτοβολταϊκών. Ασαφής fuzzy λογική και ασαφής έλεγχος. Σθεναρός και ευφυής έλεγχος α κίνησης ρομποτικού βραχίονα, β βελτιστοποίησης γραμμής παραγωγής. Διδάσκων :Θεωρητικό μέρος : Πρέκας Κλεάνθης Εργαστηριακό μέρος : Πρέκας Κλεάνθης

2 Χρονική απόκριση συστήματος πρώτης τάξης. T X Y G T X Y T Y T t e t y 0,63 e T t e t y

3 Χρονική απόκριση συστήματος δεύτερης τάξης c b a Y c b a X Y G c b a X Y G

4 Διερεύνηση της χρονικής απόκρισης G Όταν 0<ζ< τότε t e o y t in t n Όπου arctan και y e max ω ο κυκλική ιδιοσυχνότητα συστήματος ω n φυσική ιδιοσυχνότητα συστήματος n Χρόνος καθυστέρησης delay time Χρόνος υπερύψωσης rie time Μέγιστη υπερύψωση peak overhoot Χρόνος μέγιστης υπερύψωσης peak overhoot time Χρόνος αποκατάστασης ettling time

5

6 T G H n T Z P G H Q n T Όπου Q T T T Z P Z P T T... T... T Z P Zk Pm... T... T Q n Zk Pm E X Y H X E G H X X E E G H X G H Q n Ένα σύστημα που υπάρχουν n ολοκληρώσεις στον ανοικτό βρόχο ονομάζεται ΣΥΣΤΗΜΑ ΤΥΠΟΥ n. Στην πράξη υπάρχουν συστήματα τύπου 0,, ή.

7 Είδη Σφαλμάτων X E G H X Q n.το σφάλμα θέσεως poition error το οποίο ορίζεται όταν το σύστημα το οποίο διεγείρεται με σήμα βαθμίδας tep function.το σφάλμα ταχύτητας velocity error το οποίο ορίζεται όταν το σύστημα διεγερθεί με σήμα της μορφής αναρρίχησης ramp function 3. Το σφάλμα επιτάχυνσης acceleratιon error το οποίο ορίζεται όταν το σύστημα διεγείρεται από σήμα της μορφής παραβολής parabola function.

8 Σύστημα πρώτης τάξεως τύπου 0.δεν υπάρχει ολοκληρωτής στον ανοικτό βρόχο μοναδιαίας βαθμίδας το σύστημα στην μόνιμη απόκριση παρουσιάζει σφάλμα σταθερό κα ίσο με lim et 0. 5 t αναρρίχησης [xt=a t], όπου a= το t lim et παραβολήςς [xt=a t ], όπου a= το t lim et

9 Σύστημα πρώτης τάξεως τύπου.υπάρχει ένας ολοκληρωτής στον ανοικτό βρόχο μοναδιαίας βαθμίδας το σύστημα στην μόνιμη απόκριση παρουσιάζει σφάλμα ίσο με lim 0 t et αναρρίχησης [xt=a t], όπου a= το παρουσιάζει σφάλμα σταθερό και ίσο με lim t et παραβολήςς [xt=a t ], όπου a= το t lim et

10 Σύστημα πρώτης τάξεως τύπου.υπάρχουν δύο ολοκληρωτές στον ανοικτό βρόχο μοναδιαίας βαθμίδας το σύστημα στην μόνιμη απόκριση παρουσιάζει σφάλμα σταθερό κα ίσο με lim 0 t et αναρρίχησης [xt=a t], όπου a= το lim 0 t et παραβολήςς [xt=a t ], όπου a= το lim et 0. 5 t

11 Σύστημα πρώτης τάξεως τύπου.υπάρχουν δύο ολοκληρωτές στον ανοικτό βρόχο μοναδιαίας βαθμίδας το σύστημα στην μόνιμη απόκριση παρουσιάζει σφάλμα σταθερό κα ίσο με lim 0 t et αναρρίχησης [xt=a t], όπου a= το lim 0 t et παραβολήςς [xt=a t ], όπου a=5 το lim 5 t et

12 Συμπεράσματα Από την ανάλυση μπορούμε να εξάγουμε τα επόμενα συμπεράσματα. Τα συστήματα τύπου 0 έχουν σταθερό σφάλμα θέσεως, επομένως δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για έλεγχο όπου απαιτείται η πραγματική τιμή να είναι ίση με την επιθυμητή. Τα συστήματα τύπου έχουν μηδενικό σφάλμα θέσεως και σταθερό σφάλμα ταχύτητας επομένως μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε εφαρμογές όπου απαιτείται η πραγματική τιμή να είναι ίση με την επιθυμητή. Τα συστήματα τύπου έχουν σφάλμα θέσεως και σφάλμα ταχύτητας μηδενικό, αλλά σφάλμα επιτάχυνσης σταθερό αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε συστήματα όπου η δεύτερη παράγωγος των διαταραχών είναι μηδενική ή δεν ενδιαφέρει.

13 Παραδείγματα. Σε μία εφαρμογές όπου θέλουμε, η τελική ταχύτητα ή η θερμοκρασία ή η θέση, του προς έλεγχο συστήματος, να είναι ίση με την επιθυμητή τιμή δηλ. το σφάλμα θέσεως στην μόνιμη κατάσταση να είναι μηδενικό τότε μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα σύστημα τύπου. Αν σε μια εφαρμογή απαιτείται μία κάμερα να παρακολουθεί ένα όχημα που κινείται με σταθερή ταχύτητα, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα σύστημα ελέγχου κίνησης της κάμερα τύπου. Ερωτήματα.. Τι τύπου πρέπει να είναι το σύστημα που ελέγχει την κίνηση ενός radar το οποίο πρέπει να εγκλωβίσει ένα αεροπλάνο προκειμένου να παρακολουθεί συνεχώς την πορεία του. Δώστε δύο παραδείγματα συστημάτων τύπου και βρείτε το σφάλμα επιτάχυνσης.