ΕΛΕΓΧΟΣ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. Πλεονεκτήματα ψηφιακού ελέγχου

Transcript

1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Πλεονεκήμαα ψηφιακού ελέγχου Ικανόηα για επεξεργασία αλγορίθμων με λογισμικό ανί για harwar. Αλλαγή ου σχεδιασμού χωρίς αλλαγές σο harwar. Μείωση μεγέθους, βάρους, ισχύος καθώς και χαμηλό κόσος. Μεγαλύερη αξιοπισία, συνήρηση και δοκιμασική ικανόηα. Μεγαλύερη ανοσία σε θορύβους.

2 Η μονάδα που χρησιμοποιείαι σον ψηφιακό έλεγχο, μπορεί να είναι ένα PLC ή ελεγκής ύπου PD ή ψηφιακό φίλρο (DSP). Ο σχεδιασμός ων ψηφιακών ελεγκών γίνεαι με έσσερις ρόπους που περιγράφοναι σο διάγραμμα ου: Αναλογική Διεργασία Αναλογικές Πληροφορίες (Data) Ψηφιακά Δεδομένα (Data) ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ Εκιμούμενη G(s) Εκιμούμενη S Z G () Z W' Εκιμούμενη G(w) ΚΛΑΣΣΙΚΟΣ ΤΡΟΠΟΣ Ελεγκής D(s) ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ZEGLER-NCHOLS Ψηφιακός Ελεγκής S Z D() W' Z Ελεγκής D(w)

3 Μεαροπή αναλογικού σε ψηφιακό (a) Ταίριασμα πόλων-μηδενικών (pol-ro math Z- trasform). (s) περίοδος δειγμαοληψίας Αν έχουμε περισσόερους πόλους από μηδέν, προσίθεναι μηδενικό σο - και έλος ο κέρδος ου ψηφιακού φίλρου ρυθμίζεαι για να αιριάσει με ο κέρδος ου ανίσοιχου αναλογικού σε κάποια κρίσιμη συχνόηα (π.χ. σο DC για φίλρο χαμηλών συχνοήων) G(s)G(). Η μέθοδος αυή μπορεί να μη μας δώσει πάνοε α προσδοκώμενα αποελέσμαα.

4 (β) Biliar (usti) μεαροπή. Είναι μια προσεγγισική μέθοδος και χρησιμοποιείαι η σχέση: S (-) () Γίνεαι ανικαάσαση χαμηλών αναλογικών συχνοήων με ανίσοιχες ψηφιακές, όμως παράγεαι παραμόρφωση σις υψηλές συχνόηες λόγω μη γραμμικόηας. Για η διόρθωση ης παραμόρφωσης, πριν ην μεαροπή, γίνεαι αίριασμα ης κρίσιμης συχνόηας μεαξύ αναλογικών και ψηφιακών. Έσι ανικαθίσαναι όλα α s σην αναλογική συνάρηση μεαφοράς με s(ωο/ωp), όπου ωο είναι η συχνόηα που πρέπει να αιριασθεί σο ψηφιακό φίλρο και ω ω ( p εφ ) Τέλος γίνεαι προσαρμογή ου κέρδους ης συνάρησης G() πολλαπλασιάζονας με Κ, ο οποίος βρίσκεαι από ην σχέση G(s) G()

5 Μέθοδος ZOH Το μπλοκ διάγραμμα ελέγχου κλεισού βρόγχου είναι: L (s) G L (s) Αλγόριθμος Ελέγχου E() U() R() D() st poit - ZOH s s Διεργασία G (s) C(s)

6 (α) Μεαβολή επιθυμηής ιμής (st poit). Όπου : C() R() D() G () D() G () G (){GZOH(s) G(s)} και D() D() G G [ G G() ] ZOH ZOH ZOH (s) G() s Οι ιμές ων C() και R() είναι γνωσές και επομένως μπορεί να υπολογισεί η άγνωσος D() από ην σχέση. Ο αλγόριθμος για ον υπολογισμό ης D() δίνεαι από η σχέση : C()/R() D() G () C()/R() -s

7 (β) Μεαβολή φοριού L (s). Σε μεαβολές ου φορίου η έξοδος C() υπολογίζεαι από η σχέση: G LL() C() D() G () Όπου : G L(){GL(s) L(s)}, G (){GZOH(s) Gp(s)} Η ιμή ου ελεγκή D() υπολογίζεαι από η σχέση: D() G G L ZOH L() - C() G p ()C()

8 Ψηφιακός ελεγκής PD t (t) (t)t (t) t. Το ολοκλήρωμα ου εραγώνου ου σφάλμαος:. Το ολοκλήρωμα ης απόλυης ιμής ου σφάλμαος: t ( t ) Το κριήριο που επιλέγεαι, εξαράαι από ην απόκριση που επιθυμούμε. Χρισημοποιώνας προσεγγισικές αριθμηικές μεθόδους βρίσκεαι η εξίσωση διάκρηου χρόνου ην σιγμή t

9 k ( k έξοδος ελεγκή ην σιγμή rror (st poit-masurmt) ην σιγμή o sta stat ιμή σην έξοδο ου ελεγκή για μηδενικό σφάλμα (δηλαδή αρχική θέση βαλβίδας ). Η εξίσωση () μπορεί να γραφεί και με ην παρακάω μορφή: k ( ( ) ) () i k Τ

10 Επίσης για η - σιγμή η εξίσωση έχει η μορφή: k k k ) ( () αφαιρώνας ην () από ην () έχουμε: ) ( ) ( (3) Η (3) γράφεαι και με ην παρακάω μορφή: ) ( ) ( Δ

11 Η συνάρηση μεαφοράς ου ελεγκή σο επίπεδο Ζ έχει ην παρακάω μορφή : ( ) ( ) ( () () () E U D ) ( ) ( ) ( D PD : P :

12 Ο αλγόριθμος αχύηας έχει α παρακάω πλεονεκήμαα:. Δεν χρειάζεαι οποθέηση σην αρχική ιμή, δηλαδή δεν απαιείαι η αρχική ιμή o όπως σον αλγόριθμο θέσης. Η ιμή o δεν είναι συνήθως γνωσή.. Προσασία από εμπλοκή λόγω επαναλήψεων (rst wiup) διόι δεν συμπεριλαμβάνει ο άθροισμα σειράς σφάλμαος που οδηγεί σε κορεσμό ου σήμαος ελέγχου. 3. Προσαεύει ην διεργασία από βλάβες ου υπολογισή. Οι συσκευές σημάων, βημαικοί κινηήρες κ.λπ. διαηρούν ην ελευαία υπολογισμένη ιμή ης βαλβίδας ελέγχου σην περίπωση που υπάρχει βλάβη σον υπολογισή, οπόε αποφεύγεαι συνολική απώλεια ελέγχου ης διεργασίας.