min x = f x, + y& f u f u

Σχετικά έγγραφα
Σερβοκινητήρες πρόωσης σε συστήματα CNC

Δυναμική και Έλεγχος E-L Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων

3η Εργαστηριακή Άσκηση: Εύρεση χαρακτηριστικής και συντελεστή απόδοσης κινητήρα συνεχούς ρεύµατος

Ερωτήσεις για το μάθημα Μη Γραμμικά ΣΑΕ και Εφαρμογές: 10, 11, 15, 16, 17,18

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου 1 Ενότητα # 7: Άλγεβρα βαθμίδων (μπλόκ) Ολική συνάρτηση μεταφοράς

website:

ΑΣΚΗΣΗ 8 η ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΞΕΝΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 11. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 1. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

3η Εργαστηριακή Άσκηση: Εύρεση χαρακτηριστικής και συντελεστή απόδοσης κινητήρα συνεχούς ρεύµατος

Η ΤΕΧΝΗ ΤΟΥ ΙΑΒΑΣΜΑΤΟΣ ΜΕΤΑΞΥ ΤΩΝ ΑΡΙΘΜΩΝ (ΠΑΡΕΜΒΟΛΗ ΚΑΙ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ)

Περιγραφή Συστηµάτων Αυτοµάτου Ελέγχου

ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ. Συστήµατα Αυτοµάτου Ελέγχου Ι. Ασκήσεις Πράξης. . Καλλιγερόπουλος Σ. Βασιλειάδου. Χειµερινό εξάµηνο 2008/09

ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΜΑΖΑΣ-ΕΛΑΤΗΡΙΟΥ-ΑΠΟΣΒΕΣΤΗΡΑ

3.6 Ευθεία και Αντίστροφη υναµική

Μάθηµα ευτέρας 20 / 11 / 17

Στα τυλίγματα απόσβεσης ενός ΣΚ μπορεί να αναπτυχθεί κάποια ροπή εκκίνησης χωρίς εξωτερική τροφοδοσία του κυκλώματος διέγερσης

ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ

1) Τι είναι ένα Σύστημα Αυτομάτου Ελέγχου 2) Παραδείγματα εφαρμογών Συστημάτων Ελέγχου 3) Τι είναι ανατροφοδότηση (Feedback) και ποιες είναι οι

Δυναµική των Ροµποτικών Βραχιόνων. Κ. Κυριακόπουλος

. Αυτό σηµαίνει ότι το κέντρο µάζας κινείται ευθύγραµµα µε σταθερή επιτάχυνση a! = F!

Κεφάλαιο 6. Εισαγωγή στη µέθοδο πεπερασµένων όγκων επίλυση ελλειπτικών και παραβολικών διαφορικών εξισώσεων

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ Α. ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ D.C. ΚΙΝΗΤΗΡΑ

( ) { } ( ) ( ( ) 2. ( )! r! e j ( ) Κίνηση στερεών σωμάτων. ω 2 2 ra. ω j. ω i. ω = ! ω! r a. 1 2 m a T = T = 1 2 i, j. I ij. r j. d 3! rρ. r! e!

Προηγμένος έλεγχος ηλεκτρικών μηχανών

E = 1 2 k. V (x) = Kx e αx, dv dx = K (1 αx) e αx, dv dx = 0 (1 αx) = 0 x = 1 α,

ΦΥΕ14-5 η Εργασία Παράδοση

Τ.Ε.Ι. ΠΑΤΡΑΣ / Σ.Τ.ΕΦ. Πάτρα Τμήμα: ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ. Εξέταση στο μάθημα «Ηλεκτρικές Μηχανές»

1η Εργαστηριακή Άσκηση: Απόκριση κυκλώµατος RC σε βηµατική και αρµονική διέγερση

ΙΑΦΟΡΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ 2012 ΘΕΜΑΤΑ Α

Τεχνολογίες Ελέγχου στα Αιολικά Συστήματα

Εισαγωγή στην Τεχνολογία Αυτοματισμού

( ) ( ) ( )! r a. Στροφορμή στερεού. ω i. ω j. ω l. ε ijk. ω! e i. ω j ek = I il. ! ω. l = m a. = m a. r i a r j. ra 2 δ ij. I ij. ! l. l i.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 10. Μελέτη ηλεκτρικών δικτύων στην Ηµιτονική Μόνιµη Κατάσταση

Επιταχύνοντας έναν αγωγό σε μαγνητικό πεδίο

Σεµινάριο Αυτοµάτου Ελέγχου

ΑΣΚΗΣΗ 4 η ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

υναµική Μηχανών Ι Ακαδηµαϊκό έτος : Ε. Μ. Π. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών - Εργαστήριο υναµικής και Κατασκευών ΥΝΑΜΙΚΗ ΜΗΧΑΝΩΝ Ι - 13.

Εισαγωγή στην Ανάλυση και Προσοµοίωση Δυναµικών Συστηµάτων

Εξεταστική περίοδος χειμερινού εξαμήνου

Εισαγωγή στη Δυναμική Μηχανών

2. Οι νόµοι της κίνησης, οι δυνάµεις και οι εξισώσεις κίνησης

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου 1

Δυναμική Μηχανών I. Απόκριση Γραμμικών Συστημάτων στο. Πεδίο της Συχνότητας

Ηλεκτρικές Μηχανές Ι. Ενότητα 7: Εισαγωγή στις Μηχανές Συνεχούς Ρεύματος Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε

Δυναμική Μηχανών Ι. Διδάσκων: Αντωνιάδης Ιωάννης. Απόκριση Συστημάτων 1 ου Βαθμού Ελευθερίας, που περιγράφονται από Σ.Δ.Ε.

ΑΣΚΗΣΗ 10 η ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΣΕΙΡΑΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ

ΑΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ/ ΣΤΕΦ 3//7/2013 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΓΡΑΠΤΗΣ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

4 ΜΟΝΤΕΛΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΟΧΗΜΑΤΟΣ

ΕΚΦΕ Χανίων «Κ. Μ. Κούμας» Νίκος Αναστασάκης Γιάννης Σαρρής

Α. Ροπή δύναµης ως προς άξονα περιστροφής

ΑΣΚΗΣΗ 19. έκδοση DΥΝI-EXC a

Έλεγχος Κίνησης

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΜΕΤΡΗΣΗ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΣΕ ΠΡΑΚΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΥΠΟΓΕΙΑΣ Υ ΡΑΥΛΙΚΗΣ

Κεφάλαιο 5 Ευστάθεια Ελεγξιµότητα - Παρατηρησιµότητα

Οι δίσκοι και η ροπή της τριβής

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ-ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΣ Ι, ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2004

5. ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΙ ΚΑΙ ΑΛΛΟΙ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΕΛΑΧΙΣΤΑ ΤΕΤΡΑΓΩΝΑ

3. ΥΝΑΜΙΚΗ ΡΟΜΠΟΤΙΚΩΝ ΒΡΑΧΙΟΝΩΝ

Κεφάλαιο 2. Μέθοδος πεπερασµένων διαφορών προβλήµατα οριακών τιµών µε Σ Ε

Μεθοδολογίες παρεµβολής σε DTM.

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 3. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

ΕΝΟΤΗΤΑ Ι ΗΛΕΚΤΡΟΣΤΑΤΙΚΟ ΠΕ ΙΟ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1. ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ i.

ΚΑΤΑΝΟΜΕΣ Ι ΙΑΣΤΑΤΩΝ ΤΥΧΑΙΩΝ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ (Συνέχεια)

Προηγμένος έλεγχος ηλεκτρικών μηχανών

min f(x) x R n b j - g j (x) = s j - b j = 0 g j (x) + s j = 0 - b j ) min L(x, s, λ) x R n λ, s R m L x i = 1, 2,, n (1) m L(x, s, λ) = f(x) +

υναµ α ι µ κή τ ων Ρ οµ ο π µ ο π τ ο ικών Βραχιόνων

Δυναμική Μηχανών I. Δυναμικά Μοντέλα Συνεχούς Μέσου

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ. Λυσεις Ασκησεων - Φυλλαδιο 4

p& i m p mi i m Με τη ίδια λογική όπως αυτή που αναπτύχθηκε προηγουµένως καταλήγουµε στην έκφραση της κινητικής ενέργειας του ρότορα i,

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 5. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

mg ηµφ Σφαίρα, I = 52

ΕΥΕΛΙΚΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΗΜΥ 499

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΤΑΞΗ

ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΙΟΥΝΙΟΥ 2007

υναµική Μηχανών Ι Ακαδηµαϊκό έτος : Ε. Μ. Π. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών - Εργαστήριο υναµικής και Κατασκευών ΥΝΑΜΙΚΗ ΜΗΧΑΝΩΝ Ι - 19.

ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι Φεβρουάριος 2013

Εργαστήριο Ανάλυσης Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας

Τμήμα Διοίκησης Επιχειρήσεων

Κεφάλαιο M11. Στροφορµή

Βαθµολογία Προβληµάτων ΘΕΜΑ 1 ΘΕΜΑ 2.1 ΘΕΜΑ 2.2 ΘΕΜΑ 2.3 ΘΕΜΑ 3.1 ΘΕΜΑ 3.2 ΘΕΜΑ 4 ΘΕΜΑ 5.1 ΘΕΜΑ 5.2. G(s)

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΣΩ ΤΟΥ ΙΑ ΙΚΤΥΟΥ

Δυναμική Ηλεκτρικών Μηχανών

EΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΗΜΑΤΩΝ Γραµµική Εκτίµηση Τυχαίων Σηµάτων

ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΗ ΕΡΕΥΝΑ Επιστήμη των Αποφάσεων, Διοικητική Επιστήμη

m e j ω t } ja m sinωt A m cosωt

Δυναμική Ηλεκτρικών Μηχανών

εύτερο παράδειγµα ΓΧΑ συστήµατος. Κύκλωµα RLC.

ΘΕΜΑ A Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις Α1-Α4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Κίνηση στερεών σωμάτων - περιστροφική

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΣΤΟΥΣ ΕΠΑΓΩΓΙΚΟΥΣ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

Reynolds. du 1 ξ2 sin 2 u. (2n)!! ( ( videos/bulletproof-balloons) n=0

ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΜΑΖΑΣ-ΕΛΑΤΗΡΙΟΥ-ΑΠΟΣΒΕΣΤΗΡΑ

Μελέτη ευστάθειας και αστάθειας συστημάτων με το περιβάλλον Matlab

Προηγμένος έλεγχος ηλεκτρικών μηχανών

Δυναμική Μηχανών I. Εισαγωγή στον Υπολογισμό της Χρονικής. Απόκρισης Δυναμικών Εξισώσεων

Transcript:

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ιευθυντής Γ.Π. Παπαβασιλόπουλος Άσκηση για το µάθηµα: «Προχωρηµένες Τεχνικές Συστηµάτων Αυτοµάτου Ελέγχου» Τίτλος Άσκησης: Βέλτιστος Έλεγχος Ηλεκτρικού Τρένου Επιµέλεια: Ι. Κορδώνης Α. Χαραλαµίδης Ακαδηµαϊκό έτος 9-

Η άσκηση αυτή αφορά στο βέλτιστο έλεγχο ενός ηλεκτρικού τρένου σε ανοικτό και κλειστό βρόχο. Στο πρώτο µέρος της εργασίας θα ασχοληθούµε µε κάποια απλά προβλήµατα βέλτιστου ελέγχου για εξοικείωση. ΠΡΩΤΟ ΜΕΡΟΣ: ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ (Προαιρετικό. Για το σύστηµα: x+ b µε b, να βρεθεί το ( t το οποίο λύνει το πρόβληµα ελάχιστου χρόνου µε x( [ ] ( [ ]. Στη συνέχεια, να βρεθεί αντίστοιχος νόµος ελέγχου: γ( x x και ο οποίος λύνει το ίδιο πρόβληµα. Να προσοµοιωθούν τα συστήµατα ανοικτού και κλειστού βρόχου. Να συγκριθούν οι αποκρίσεις των συστηµάτων ανοικτού και κλειστού βρόχου όταν b,.. Για το σύστηµα: 4 x+ 3 5 µε αρχικές συνθήκες: x (, x ( να βρεθεί το ( t ( x( + 8x( + 5 dt. που ελαχιστοποιεί το κριτήριο: 3: Για το σύστηµα: cosωt x+ t sinω να βρεθεί ελεγκτής στη µορφή ( x, t που να ελαχιστοποιεί το κριτήριο: x ( Q x( x Qx R dt + + όπου: Q, Q, R, και ω π (δηλαδή να βρεθεί η συνάρτηση. Στη συνέχεια, να προσοµοιωθεί το σύστηµα κλειστού βρόχου. Να λυθεί το ίδιο πρόβληµα στην περίπτωση που ω και.

ΕΥΤΕΡΟ ΜΕΡΟΣ: ΒΕΛΤΙΣΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΤΡΕΝΟΥ Περιγραφή Στην άσκηση αυτή, ασχολούµαστε µε τον έλεγχο ελάχιστης ενέργειας ενός ηλεκτρικού τρένου. Θεωρούµε ότι το τρένο κινείται από µια µηχανή συνεχούς ρεύµατος µε σταθερή διέγερση και ελεγχόµενο ρεύµα τυµπάνου. Η µηχανή ασκεί ροπή στους τροχούς µέσω ενός συστήµατος µετάδοσης κίνησης. Επίσης θεωρούµε ότι υπάρχει δυνατότητα αναγεννητικής πέδησης (δηλαδή η ηλεκτρική µηχανή µπορεί να φρενάρει το τρένο, κερδίζοντας ενέργεια. Μοντελοποίηση Οι ηλεκτρικές εξισώσεις (µόνιµης κατάστασης της µηχανής είναι: V όπου και RI + ω ( M I V η τάση τυµπάνου, R η αντίσταση του τυλίγµατος τυµπάνου, ω η γωνιακή ταχύτητα της µηχανής Μ, I µπορούν να θεωρηθούν σταθερές για το συγκριµένο πρόβληµα (αµοιβαία επαγωγή στάτη δροµέα και ρεύµα του στάτη αντίστοιχα. Η ροπή της µηχανής δίνεται από: ( M I I. Στο τρένο ασκείται τριβή ανάλογη της ταχύτητας και αντίσταση του αέρα ανάλογη του τετραγώνου της ταχύτητας. Με βάση τα παραπάνω, ανάγοντας όλες τις ροπές αδράνειας και τις δυνάµεις, στον άξονα µιας ρόδας µπορούµε να γράψουµε το µοντέλο του τρένου σε µορφή εξισώσεων κατάστασης: x k x k x + k 3 όπου x είναι η θέση του τρένου, x η ταχύτητα και το ρεύµα τυµπάνου της µηχανής. Βέλτιστος έλεγχος 4. Για το κριτήριο κόστους: c ( x ( x + c x ( + k x + R 4, dt να γραφούν οι αναγκαίες συνθήκες για την ελαχιστοποίησή του και να διατυπωθεί το αντίστοιχο πρόβληµα συνοριακών τιµών υπό την προϋπόθεση ότι I I. Αρχικά θεωρούµε ότι x ( x (. min mx 5. Να λυθεί αριθµητικά µε χρήση του Mtlb το παραπάνω πρόβληµα συνοριακών τιµών και να προσοµοιωθεί το σύστηµα. Οι τιµές των σταθερών είναι:

k,5, k,, k 3, c c, x, R, 3, k 4 I min, I mx και 6. Να προσοµοιώσετε το σύστηµα µε την είσοδο που προέκυψε στο προηγούµενο ερώτηµα αλλά έχοντας αρχικές τιµές στα x και x ελαφρώς διαφορετικές από πριν. Στη συνέχεια θα γραµµικοποιήσουµε το σύστηµα γύρω από τη βέλτιστη τροχιά. Γενικά, αν το σύστηµα x x, t t y t από την τροχιά και & ( ικανοποιείται από τα x (, ( και θεωρήσουµε µια µικρή απόκλιση ( µια µικρή απόκλιση v ( t στην είσοδο θα έχουµε: d ( x( t + y dt + y& y& ( x( t + y, ( t + v y+ + v y+ v Το τελευταίο σύστηµα είναι γραµµικό και συµβολίζοντας A( t και B( t & παίρνουµε: y A( t y+ B( tv Στη συνέχεια, µε στόχο το σύστηµα να µείνει κοντά στη βέλτιστη τροχιά, θα προσδιορίσουµε το v ( y που ελαχιστοποιεί ένα τετραγωνικό κριτήριο. 7. Να βρεθεί το v ( y το οποίο ελαχιστοποιεί το κριτήριο: ( + y ( + y + y v dt y + 8. Να προσοµοιωθεί το σύστηµα µε είσοδο έλεγχου ( t v( y + στην περίπτωση που οι αρχικές τιµές είναι ελαφρά διαφορετικές. Να συγκρίνετε την απόκριση αυτή, µε την απόκριση µε χρήση ελέγχου ανοικτού βρόχου (ερώτηµα 6. 9. (Προαιρετικό Να λυθεί το πρόβληµα βέλτιστου ελέγχου 4,5 µε χρήση δυναµικού προγραµµατισµού και να συγκριθεί µε τη λύση που προέκυψε στο 8 αν οι αρχικές τιµές των x και x είναι ελαφρώς διαφορετικές. Για την εφαρµογή του δυναµικού προγραµµατισµού µπορείτε να διακριτοποιήσετε το χρόνο και τις µεταβλητές κατάστασης. Βιβλιογραφία: Για τις αριθµητικές µεθόδους επίλυσης προβληµάτων βέλτιστου ελέγχου και ειδικά για την επίλυση προβληµάτων συνοριακών τιµών δύο σηµείων: Bryson nd Ho Applied Optiml Control Ch. 7 στο site του µαθήµατος

Για την εφαρµογή κάποιων άλλων µεθόδων σε προβλήµατα βέλτιστου ελέγχου τρένου δείτε: P. Howlett, P. Pdney nd X. V Locl energy minimiztion in optiml trin control Atomtic 9