pobieranie: zaliczenie - Jaszczak
Pobierz dokument docPrzeglądaj wersję html pliku:
Pytania na zaliczenie z WDAC
UWAGA: integral = całka!!! i to w zapisie jak i rozumieniu
tylko jeżeli kuźwa ściągajcie to z głową!
Wyjaśnij pojęcia : regulator, węzeł sumacyjny, obiekt, urządzenie
zadające, czujnik pomiarowy, przetwornik pomiarowy, urządzenie
wykonawczo-nastawcze, sprzężenie zwrotne.
Wyjaśnij pojęcia i podaj oznaczenia zgodne z PN :
wartość zadana - y0(t) - wartośc do jakiej ukl. ma dazyc.
błąd regulacji - e(t) - błąd sterowania (uchyb), różnica pomiedzy
syg. zadanym a wart. syg. sterowanego y(t)
sygnał sterujący - u(t) - syg. pochodzący z regulatora. sygnał
wymuszające konkretne zachowanie obiektu ster.
sygnał sterowany - y(t) - sygnał odziałujący na otoczenie (wyjscie z
obiektu)
zakłócenie - z(t) - syg. oddziałujący na obiekt negatywnie.
Podaj definicje :
kontroli automatycznej - obejmuje grupę urządzeń i systemów
automatyki, które zbierają i analizują informacje o obiekcie
sterowanym lub o procesie i przekazują te informacje w postaci
bezpośredniej lub przetworzonej do operatora (ów) systemu.
Po polsku : zbieranie info. o obiektach i dostarczanie tych info
operatorowi po ewentualnej obrobce.
sygnalizacji automatycznej - obejmuje grupę urządzeń i systemów
automatyki, w których sygnały wejściowe i sygnały wyjściowe są
kontrolowane i mierzone za pomocą czujników i elementów pomiarowych.
urz. sygn. automat. - zwalniają obsługę od konieczności ciągłego
dozoru i śledzenia.
zabezpieczenia i blokady automatycznej - obejmują grupę urządzeń i
systemów automatyki, w których sygnały wejściowe i sygnały
wyjściowe lub kombinacje tych sygnałów są kontrolowane i mierzone za
pomocą czujników i elementów pomiarowych, tak , aby niedopuszczalne
lub przekroczone wartości wielkości sterujących i sterowanych nie
spowodowały awarii, uszkodzeń i niebezpiecznego oddziaływania na
środowisko.
urz. zabez. automat. są zbliżone do urz. sygn. automat.
regulacji automatycznej - obejmują grupę urządzeń i systemów
automatyki, w których, regulacji podlega wiele sygnałów wyjściowych,
przy czym sygnały wejściowe lub kombinacje tych sygnałów działają
na więcej niż jeden sygnał wyjściowy, są kontrolowane i mierzone za
pomocą czujników i elementów pomiarowych i podlegają regulacji
automatycznej za pomocą wielu regulatorów
Podaj przykłady :
kontroli automatycznej - urządzenie kontrolujące położenie windy w
wieżowcu
sygnalizacji automatycznej - urządzenia sygnalizacji włamaniowej i
pożarowej
zabezpieczenia i blokady automatycznej - urządzenia zabezpieczające
silnik elektryczny przed przeciążeniem,
regulacji automatycznej - układy automatycznej regulacji wielkości
wyjściowych kotła parowego (w elektrowni lub w zakładzie
dostarczającym ciepło dla dzielnicy mieszkaniowej): ciśnienie pary,
poziom wody, ciśnienie pary w komorze kotła, temperatura pary
przegrzanej itd.
Porównaj pojęcia dla układów jednej zmiennej:
sterowanie - celowe oddziaływanie na określony obiekt (urządzenie lub
proces), tak, aby osiągnąć pożądane zachowanie obiektu (urządzenia
lub pożądane cechy procesu).
regulacja - to sterowanie w układzie zamkniętym zawierającym węzeł
sumacyjny za pomocą którego realizowane jest ujemne sprzężenie
zwrotne.
sterowanie jest bardziej ogólnym pojęciem, może zachodzić w ukł.
otwartym lub zamknietym (regulacja). sterowanie nie analizuje/koryguje
efektów swojego działanie.
Podaj podstawowe właściwości i przykład otwartego układu sterowania
Niska odporność na zakłócenia, dla poprawności dziąłania
wszystkie lementy muszą być idealnie wykalibrowanie i dobrane do
konkretnego obiektu. działanie w oparciu o prog. związany z podstawą
czasu.. niższy koszt niż ze sprzężeniem zwrotnym. np.pralka
Podaj podstawowe właściwości i przykład zamkniętego układu
sterowania
wysoka odppornosc na zmiany w otoczeniu (syg. zakłócające, itp.) i
charakter obiektu, wysoka jakość sterowania. wyzszy koszt wykonania,
ze wzgledu na koszt urz. pomiarowego. np.ramie robota.
Wymień cechy systemu dynamicznego
pamięta swoją historie (flash back'i()), wyjście zalezy od tego co
jest na wejściu i wszystkiego tego co było do tej pory (historia
pamietana jest w zm. stanu, sys. dynam. musi posiada co najmniej jedna).
Obserwuje się takie efekty jak : predkosc zmian syg., przyspieszanie
syg., calkowanie wart. syg. po czasie. sa to ukl. gromadzace energie.
Wymień cechy systemu statycznego
wyjście zależy od aktualnego stanu wejścia. Nie posiada zmiennych
stanu, charakteryzujacych stany przejsciowe. sa to ukl. rozpraszajace
energie.
Pewien system dynamiczny opisany jest następującym liniowym równaniem
różniczkowym. Zapisz model przyjmując, że obiekt ma charakter
statyczny i wyznacz kilka punktów charakterystyki statycznej.
należy przyrownac wszytskie pochodne równania rozniczkowego do zera i
uzyskamy wtedy postac ukl. statycznego. co do punktow charakterystyki
statycznej to pewnie trzeba podsawic jakies wartosci do otrzymanego
rownania, ale jakie konkretnie to nie wiem do konca:).
5y''(t)+3y'(t)+y(t) = 3x(t) ( dynamiczny
y=3x ( statyczny
Co to jest rząd układu ?
Co to jest transmitancja operatorowa ?
Transformacje operatorowa G(s) ukl. lin. stacjonarnego będzie ilorazem
transformaty odp. U(s) do transformaty pobudzenia U(s) przy zachowaniu
zerowych warunków początkowych.
Model mat. który stanowi pewna forme wyrazania row. rozniczkowych i
przedstawia zaleznosc miedzy syg. wej. a wyjsciowym. wyraza wlasnosci
sys. niezalezne od amplitudy jak i natury syg.. Zaciera jednostki.
Jakie warunki musi spełniać równanie różniczkowe, aby można było
na jego podstawie wyznaczyć transmitancję operatorową ?
Wymień podstawowe wymagania stawiane U.A.R.
-Poprawne sterowanie mimo oddziaływania zakłóceń o różnym
charakterze (mierzalne, niemierzalne, przypadkowe, nieprzewidywalne).
- uzyskanie porzadanych przebiegow systemu ster. na założony syg.
zadany.
- odpowiadajcemu charakterowi obiektow, syg. wykonawcze.
- odpornosc - nieczulosc na zmiany ilosciowe w modelu obiektu, urz.
wykonawczym i urz. pomiarowym.
Narysuj schemat blokowy, opisz i podaj przykład układ automatycznej
regulacji o strukturze otwartej.
y0(t)(wezel sumacyjny( sterowanie(u(t) ( obiekt(wchodzi do niego
również zaklocenie)
Narysuj schemat blokowy, opisz i podaj przykład układ automatycznej
regulacji o strukturze zamkniętej.
y0(t)( sterowanie(u(t) ( obiekt(wchodzi do niego również
zaklocenie)(y(t)((rozgałezenie, jedno idzie w swiat drugie na
sprzezenie zwrotne które przechodzi przez ukl. pomiarowy i trafia do
wezla sumacyjnego na poczatku).
Podaj zasadnicze różnice miedzy układami otwartym i zamkniętym;
zamikniety posiada sprzezenie zwrotne dodatnie(nie wykorzystuje sie) lub
ujemne.
Definicja i budowa urządzenia pomiarowego;
sklada się z : czujnik pomiarowy, przetwornika pom. Zadaniem jest
pomiar biezacej wart. syg. sterowanego y(t) oraz standaryzowanie syg.
pomiarowego(aby dostosowac do potrzeb aparatury sterujacej).
Wymień najistotniejsze cechy czujników pomiarowych.
typ mierzonego syg.(cisnienie, tepmeratura), wyrozniamy : analogowe,
cyfrowe, dwustanowe(presostaty, hydrostaty).
Budowa i podział układów wykonawczo-nastawczych;
sklada się z urzadzenia nastawczego i wykonawczego:).
urz. - wykonawcze zapewnia sile niezbedna do przestawienia urz.
nastawczego.
podział:
pneumatyka / hydraulika
urz. wyk. -> silownik / urz.nast.-> zawor
ukł.ele. / ukł.mech
urz.wyk. -> wzmacniacz mocy / urz.nast. - > zawór
Definicja automatyzacji.
wprowadzenie do przemyslu lub transport urzadzen i sys. dzialajacych na
zasadzie samoregulacji i wykonywania okreslonych zadan bez udzialu
czlowieka.
Co nazywamy elementami automatyki ? Podaj przykłady.
sa to ele. dodawane do obiektów w procesie automatyzacji (pomiarowe,
zadajace, regulatory, wykonawcze)
np.:czujniki, mierniki, hydro preso-staty, nastawniki, panele sterujace,
klawiatury.
Co obejmuje automatyzacja procesów technologicznych ?
-pomiar wielkosci fizycznych charakterystycznych danym procesom
-przekazywanie informacji na odleglosc
zakłócen.
Narysuj piramidalny układ warstw sterowania wyjaśnij czego dotyczy;
Narysuj i opisz system hierarchiczny i rozproszony;
czesc hierarchiczna :
dyrektor planuje dlugo terminowo
inzynier planuje krotkoterminowoe, jeden dzien, jedna zmiana .
nadzoruje wykonywanie planu
komputer, bezposrednie sterowanie, ukl. regulacji
czesci rozproszona:
zdalen uklady i/o
przetworniki pomiarowe
ele. wykonawcze
proces produkcyjny.
Podziel U.A.R. ze względu na strukturę;
otwarte i zamkniete.
Podziel U.A.R. ze względu na cechę liniowości, ze względu na liczbę
wejść i wyjść i charakter sygnałów;
liniowe/nieliniowe-zalezy od charakteru
sterownika/obiektu/urz.wykonawczego
ze wzgelu na liczbe wejsc i wyjsc - mimo, siso, simo, miso
ze względu na charakter syg. - ciagle(analogowe), dyskretne(cyfrowe)
Podział UAR ze względu na zadania jakie maja pełnić;
-stałowartosciowe. wartość zadana wielkosci sterowanej jest zawsze
stala.
-regulacji programowej pod kontrola sprzezenia zwrotengo. wartosc zadana
jest zmienna ale z gory znana dla sterownika.
-regulacji nadarznej na bazie sledzenia. wartosc zadana jest zmienna i
nie znana dla sterownika.
sterownik sprawdza czy przy zmie\anie doplywu powietrza zmieni się
temp. Optymalne sterowanie napedem statku -
Dokonaj klasyfikacji sygnałów, wykorzystywanych w automatyce.
-ze względu na typ zmian (dyskretne / ciagłe )
-ze wzg. na nosnik informacji :syg.elektryczny/pneumatyczny/hydrauliczny
Opisz procedurę projektowania UAR;
1-okreslenie celu sterowania
2-okreslenie parametrow regulacji
3-okreslenie wymagan dla zlozonych zmiennych
4-okreslenie konfiguracji i dobranie urz. wyko./nasta.
5-model mat. procesu, dobór urz. wykonawczych i czujnikow
6-dobór regulatora i określenie paamterow nastawnych
7-dobrac parametry i przeanalizowac jakosc dzialania AUR
jeśli jest dobrze to koniec, jeśli nie to wracamy do punktu 3.
Jak wygląda procedura wyprowadzania modelu matematycznego ?
jest w wykladach
Podaj klasyfikację modeli matematycznych;
-statyczne(liniowe/nieliniowe)
-dynamiczne(liniowe/nieliniowe)
Jaki warunek muszą spełniać sygnały układu automatyki aby układ
był liniowy. Podać przykład sygnału liniowego.
Postaci modeli matematycznych wykorzystywanych w teorii regulacji;
-równanie różniczkowe
-transmnitancja operatorowa
-charakterystyki dynamiczne
-charakterystki czestotliwosciowe(amplitudowo-czasowa, amplitudowa,
fazowa, logarytmiczna(bode))
-charakterystki czasowe (skokowa, impulsowa, odp. na pobudzenie
czasowo-linowe)
-charakterystki statyczne (w stanach ustalonych)
Podać metody opisu własności dynamicznych układu.
Do opisu ukl. dynamicznych mogą wystarczyc opisy wejsc i wyjsc bez
jawnego wyprowadzania zmiennych stanu(opis za pomoca transmitancji
operatorowych)
Scharakteryzuj układy statyczne liniowe;
Podlega zasadzie super pozycji, Nie wystepuja nie liniowości o
charakterze statycznym(nasycenie, strefa nieczulosci, histereza).
Scharakteryzuj układy statyczne nieliniowe;
NOT tego co w liniowych!
Co to jest układ nieliniowy. Naszkicować przykład statycznej
charakterystyki układu nieliniowego i uzasadnić na tym wykresie
nieliniowość.
Jest to ukł. w którym, wsytepuje zaleznosci nie liniowe paramterow
fizycznych(wspolczynnikow row. rozniczkowych od zmiennej niezaleznej i
zaleznej) lub wystepuja nie liniowości o charakterze
statycznym(nasycenie, strefa nieczulosci, histereza).
Napisz twierdzenie o liniowości i opisz je;
L[a*f1(t) + b*f2(t)] = a*L[f1(t) + b*L[f2(t)]
Napisz twierdzenie o różniczkowaniu;
L[df(t)/dt] = s * L[f(t)]
Napisz twierdzenie o całkowaniu;
L[integral(0, t) f(t)dt] = 1/s * L[f(t)]
Napisz twierdzenie o wartości końcowej.
lim (t -> infinitum) f(t) = lim (s -> 0) s * F(s)
Dana jest transformata pewnego sygnału. Oblicz do jakiej wartości
dąży sygnał rzeczywisty.
lim (s -> 0) s*tranformata(s)
Zinterpretuj pojęcie stacjonarności.
ukł. w którym parametry modelu(wzmocnienie, tlumiemnie,..) są stałe,
czyli nie zależą od czasu.
Jaką zasadę powinny spełniać układy liniowe ? Podaj ją.
superpozycj tj. odpowiedz na sumę sygnałów jest równa sumie
odpowiedzi na poszczególne sygnały
Omów pojęcie transmitancji operatorowej (komentarze);
patrz 12 pytanie.
Sygnały wykorzystywane w analizie właściwości dynamicznych ? (nazwa,
funkcja czasu, transformata).
Dirac - dystrybucja delty : (t) -> 1(s)
skok jednostkowy : 1(t) -> 1/s
sinus : sin(t) -> /(s^2 + ^2)
pobudzenie czasowo-liniowe : at -> a/s^2
Dana jest transmitancja pewnego obiektu. Wyznacz odpowiedź obiektu na
skok jednostkowy, impuls Diraca, pobudzenie czasowo-liniowe.
patrz ćw.
Impuls Diraca: przykład i jego praktyczna realizacja.
Skok jednostkowy: przykład i jego praktyczna realizacja;
Pobudzenie czasowo-liniowe: przykład i jego praktyczna realizacja;
Metodyka praktycznego sporządzania charakterystyki amplitudowo-fazowej.
Na podstawie równania różniczkowego (podana będzie postać)
wyprowadź transmitancję operatorową. Ile wynosi rząd tego obiektu.
Dane jest równanie różniczkowe (podana będzie postać). Wyznacz
transmitancję i stwierdź, czy opisuje rzeczywisty proces.
aby było rzeczywiste to stopien mianownika musi być wiekszy od
licznika.
Jak wyznaczyć charakterystykę dynamiczną i statyczną układu
opisanego równaniem różniczkowym (podana będzie postać) przy
pobudzeniu sygnałem (będzie podany) ?
charakterystyka dynamiczna ma zmienne zalezne od czasu, a statyczna
posiada zmienne uwiklane od innych zmiennych (np. silnik - zaleznosc
oborotow silnika od przylozonego napiecia).
Wyznaczyć transmitancję operatorową układu opisanego równaniem
różniczkowym (podana będzie postać), podać nazwę tego
elementarnego członu dynamicznego, nazwę stałych w transmitancji,
przykład obiektu rzeczywistego, charakterystykę skokową i
amplitudowo-fazową.
Oscylacyjny G(s)=k/s^2+2ns+-współ.
tłumienia, n-często. drgań włsnych.
Wyznaczyć charakterystykę czasową układu opisanego równaniem
różniczkowym. Jaki to układ?
Dana jest transmitancja. Podaj charakterystykę skokową lub impulsową
lub amplitudowo-fazową lub charakterystyki Bode’go:
Wyznaczyć odpowiedź układu o transmitancji (będzie podana) dla
wymuszenia skokowego i określić stałą czasową układu.
W jakich jednostkach mierzy się moduł ?
Jaką wielkość w układach automatyki wyraża się w dB Podać
przykład.
Wzmocnienie.np.:
W jakich jednostkach mierzy się przesunięcie fazowe ?
W stopniach/radianach
Podaj interpretację geometryczną modułu i przesunięcia fazowego (na
płaszczyźnie częstotliwościowej zmiennej zespolonej ).
wykres gdzie jest wektor schodzacy w prawo w dół wykresu i to jest
A(), a kąt miedzy osią X a wektorem to.
Amplituda sygnału wejściowego wynosi x , wyjściowego y. Ile wynosi
wzmocnienie sygnału w decybelach ?
Wzmocnienei to A()=y()/x() i wynik(wzmocnienie) trzeba
potraktować to 20log A() i dostaniemy dB.
Określić różnicę między osiami liczbowymi charakterystyki
amplitudowej tego samego układu dynamicznego w skali liniowej i
logarytmicznej.
Osie liczbowe przy skali log maja jednostki w dB.
Podaj transmitancję elementu... (wszystkie, które należało
przygotować : proporcjonalny, inercyjny I-go rzędu,itd)
wzorki okreslajace rodaj elementu, troche ich jest:)
Podaj przykład fizyczny elementu .... (wszystkie, które należało
przygotować : proporcjonalny, inercyjny I-go rzędu,itd);
Całkujący rzeczywisty : silnik
Różniczkujący rzeczywisty : jeden z czwórników RC(kondensator na
jednej gałęzi wejścia, i opornik łączący obydwie linie)
Oscylacyjny : wahadło matematycznie
Inercyjny I-ego rzędu : drugi z czwórników RC(opornik na jednej
gałęzi wejścia, i kondensator łączący obydwie linie)
Inercyjny II-ego rzędu : układ RC taki jak grupa 32 miała na kole.
Opóźnijący : taśmociąg
Dana jest charakterystyka skokowa pewnego elementu. Znając wartość
skoku jednostkowego, podaj nazwę obiektu, transmitancję (nazwij i
wyznacz wartości parametrów) i wykreśl charakterystyki
częstotliwościowe oznaczając dokładnie punkty charakterystyczne.
Dana jest charakterystyka amplitudowo-fazowa pewnego elementu. Podaj
nazwę obiektu, transmitancję (nazwij i wyznacz wartości parametrów)
i wykreśl charakterystyki czasowe oznaczając dokładnie punkty
charakterystyczne i charakterystyki Bode’go.
Dana jest charakterystyki Bode’go pewnego elementu. Podaj nazwę
obiektu, transmitancję (nazwij i wyznacz wartości parametrów) i
wykreśl charakterystyki czasowe i amplitudowo-fazową oznaczając
dokładnie punkty charakterystyczne.
Na czym polega metoda
forward lub
backward lub
trapezoidal lub
zoh
dyskretyzacji modelu ciągłego ?
zajrzec do wykładów albo swoich notatek, każdy to powinien wiedzieć
o co chodzi.
Co to jest czas próbkowania ?
czas pomiędzy kolejnymi momentami pobierania próbek
Jakie efekty powiązane z czasem próbkowania powoduje dyskretyzacja ?
utrata info. o dynamice obiektu
Wyjaśnij pojęcie kwantyzacji w odniesieniu do dyskretyzacji ?
dyskretyzacja jest po czasie
kwantowanie jest po wartosciach sygnalu, wystepuja rozne poziomy
skwantowania.
kwantowanie polega na przyporzadkowaniu jednakowych wartosci sygnalu,
miedzy dwoma roznymi wartosciami syg. impulsowych.
Na czym polega szum kwantyzacji ?
szum powstający na skutek niedokładności przebiegu sygnału
cyfrowego, wynikającej z zaokrąglania (kwantowania) wartości próbek;
Na czym polega zjawisko aliasingu ( informacja w materiałach
dodatkowych ) ?
aliasing - niekorzystne zjawisko które zachodzi podczas próbkowania
dźwięku, polega ono na nakładaniu na sygnał niepożądanych
częstotliwości harmonicznych
Wyjaśnij graficznie różnice między sygnałami analogowymi i
cyfrowymi.
Czy sygnał dyskretny i cyfrowy to pojęcia tożsame ? Wyjaśnij
pavko myśli że : sygnał cyfrowy jest zdyskretyzowany i skwantowany, a
dyskretny tylko zdyskretyzowany, ale nie mamy pewnosci :)
Czy sygnał ciągły i analogowy to pojęcia tożsame ? Wyjaśnij
analogowy = ciągły po czasie i ciągły po wartościach
ale: ciągły po wartościach a dyskretny po czasie - nadal jest
ciągły!!!
Dane jest równanie różnicowe. Zamień równanie w transmitancję
dyskretną.
Dana jest transmitancja dyskretna. Zamień w równanie różnicowe
metodą bezpośrednią lub kaskadową lub równoległą.
Dana jest transmitancja dyskretna. Wykorzystując elementy typu :
sumator, z-1, wzmocnienie narysuj schemat blokowy układu realizującego
powyższą transmitancję. (Przy przekształceniu wykorzystać tw. o
przesunięciu w lewo)
ci co mieli labsy z jaszczakiem i działali w starym matlabie powinni to
umieć:)
Ile wynosi poziom skwantowania (LSB) sygnału ciągłego przy
założeniu, że karta przetwornikowa posiada 8 bitowe unipolarne
wyjście analogowe w zakresie 12 V ?
zakres zmieniości sygnału to 0-12 czyli
12/2^8=0.046
Co to jest rozdzielczość przetwornika AC lub CA ?
ilosc bitów przeznaczonych na próbke sygnału.
najmniejsza wartosc analogowego sygnalu wejsciowego, rozrozniana przez
przetwornik.
Dane jest następujące słowo (będzie podane), reprezentujące
próbkę sygnału sterującego. Zakładając, że karta posiada wyjście
analogowe bipolarne w zakresie ( 12 [V], podaj wartość rzeczywistą
sygnału.
-12 + 24(a(n-1)*2^-1 + a(n-2)*2^-2 +.... + a0*2^-n), gdzie ilosc bitów
to n, a0-najmłodszy bit w słowie.
Elementy przetwornika AC – schemat blokowy i działanie.
y(t) -> ukł.pomiarowy ->U(t)-> ukł.próbkująco kwantujący ->U(kTs)->
ukł.kodujący -> U(kTs)
Elementy przetwornika CA – schemat blokowy i działanie.
u(kTs) -> ukł.przełączający -> ukł. dekodujący -> ukł.
podtrzymujący(zoh) -> u(t)
Model matematyczny przetwornika CA.
nie możemy znaleźć.
Narysuj schemat blokowy cyfrowego układu regulacji. Oznacz i nazwij
sygnały oraz zaznacz część analogową i cyfrową.
regulator jest cyfrowy, obiekt ciągły i przetworniki(AC/CA) między
nimi.
Wymień i omów negatywne efekty, występujące w cyfrowych układach
regulacji.
-błąd kwantyzacji(zaokraglenie) błąd propaguje się dalej po przez
alg. sterowania.
-duze zapotrzebowanie na moc obliczeniową, więc podraża to koszty
-opóźnienia związane z czasem konwersji, zarówno na CA jak i AC
-błąd podtrzymania, związany z ekstrapolatorem.
Omów działanie elementów komputerowego układu sterowania (na
podstawie materiałów dostarczonych przez prowadzącego)
Podaj definicję transmitancji dyskretnej.
Transformata z sygnału wyjściwoego do transformaty z syg.
wejściowego.
Napisz twierdzenie o liniowości i opisz je;
Z{afk+bgk}=aZ{fk}+bZ{gk}=af(z)+bg(z)
Napisz twierdzenie o przesunięciu w lewo;
Z{fK+N}=zN*Z{fN}=zN*f(z)
Napisz twierdzenie o przesunięciu w prawo;
Z{fK-N}=z-N*Z{fN}=z-N*f(z)
Napisz twierdzenie o wartości końcowej.
lim(K->INF) fN= lim(z->1) (1-z-1)f(z)
Napisz twierdzenie o wartości początkowej.
lim(K->0) fN= lim(z->INF) zN)f(z)
Dana jest transformata dyskretna pewnego sygnału. Oblicz do jakiej
wartości dąży sygnał rzeczywisty.
Omów metodykę praktycznego sporządzania charakterystyki
amplitudowo-fazowej obiektu dynamicznego.
Więc bierzemy generator syg. sinusoidalnego podpinamy na wejście
naszego obiektu. Następnie mierzymy sygnał wychodzący z generatora i
syg. wychodzący z obiektu. Na podstawie tych dwóch syg. możemy
określić przesunięcie w fazie i stosunek amplitud. Tak postępujemy
dla wartości do jakiejś wartości.
Na czym polega różnica między elementem statycznym i dynamicznym ?
to już było!
Podaj kilka metod doboru optymalnego czasu próbkowania.
-metodę inżynierską czyli 1/10 dominującej stałej czasowej.
-Kotielnikowa - Shannona s=2g, ws-częstotliwość próbkowania,
g-częstotliwośc graniczna Ts=1/s. Praktyka w związku z
fizycznymi ograniczeniami mówi jednak że s powinno być >= g.
W jakich jednostkach określa się przebieg modułu na charakterystyce
amplitudowej ?
w dB
Wyjaśnij pojęcie zer i biegunów transmitancji.
Podaj prawo regulacji dwupołożeniowej;
Sterowanie binarne - Włączony/wyłączony. Wykres do tego był na
koniec pierwszych ćw, przynajmniej u nas.
wady:
-niska jakosc sterowania,
-szybkie zurzywanie się ele. wykonawczo nasawczych jako efekt duzej
liczby przelaczen
można wprowadzic poprawe poprzez nieliniowość(histereze)
zalety:
-nie płacimy za sterowanie w momencie gdy ukł. jest wylączony
-niskis koszt eksploatacji
-prostota konstrukcji
-niski koszt zakupu i sterowania
-nadaj się do sterowania w systemach o duzej tolerancji bledu
Podaj prawo regulacji typu P lub PI lub PD lub PID.
P - kończy regulacje zawsze uchybem statycznym. nigdy nie wyreguluje
do końca.
G(s)=U(s)/e(s)=Kp, e(s)-błąd regulacji, U(s) - wyjście regulator.
PI - stosujemy wszędzie gdzie wzmocneniz reg. P jest niewystarczające
do siągnięcia celu sterowania. Dodanie częsci całkującej do
proporcjonalnej daje w efekcie poprawę dynamiki sterowania, zwiększa
się szybkość działania w początkowej fazie. PI zawsze się
wyreguluje.
G(s)=U(s)/e(s)=Kp(1+1/Ti s)
PD - wersja idealna ukł. jest nie realizowalna więc dodajemy inercje.
Reg. jest bardzo czuły na zakłócenia wysokiej częstotliwości. W
dużej dziedzinie przypadków układ nie daje rady wyregulować obiektu.
G(s)=U(s)/e(s)=Kp(1+Td s) <- idealny
G(s)=U(s)/e(s)=Kp(1+(Td s/sT+1)) <- zmodyfikowane
PID - stosuje się wszędzie tam gdzie wzmocnienei z reg. typu P jest
nie wystarczające do uzyskania rządanego tłumienia zakłuceń w
zakresie małych częstotliwości, a częstotliwośc rezonansowa jest
zbyt mała aby uzyskać porządaną prędkość sterowania. Nie jest
polecany tak jak PD do sterowania wielkościami silnie zakłóconymi
szumami, ze względu na możliwość wzmocnienia tych szumów.
G(s)=U(s)/e(s)=Kp(1+(Td s/sT+1) + 1/sTi)
Narysuj schemat blokowy realizujący algorytm regulacji PI lub PD lub
PID.
Zakres stosowalności regulatorów typu P lub PI lub PD lub PID.
P - stosujemy gdy oscylacje wielkosci nastawianych i regulowanych sa
nie porzadane ze wzgledow technologicznych przy regulacji poziomu
czujnika cisnienia.
PI - stosujemy wszędzie gdzie wzmocneniz reg. P jest niewystarczające
do siągnięcia celu sterowania. Minimalizuje wartosc bledu(uchyb),
wprowadza stany nieustalone, przeregulowane.
PD - jest stosowany tam gdzie wzmocnieni z regulatorem typu P jest
wystarczające do uzyskania porzadanej jakosci sterowania w zakresie
małych częstotliwości i w stanie ustalonym, lecz czas trwania procesu
reg. przy zakłóceniach nie okresowych jest zbyt dlugi lub pasmo
sterownia jest zbyt male.
PID - stosuje się wszędzie tam gdzie wzmocnienie z reg. typu P jest
nie wystarczające do uzyskania żądanego tłumienia zakłóceń w
zakresie małych częstotliwości, a częstotliwość rezonansowa jest
zbyt mała aby uzyskać pożądaną prędkość sterowania.
Podaj charakterystykę skokową regulatorów typu P lub PI lub PD lub
PID, oznaczając punkty charakterystyczne.
Jak wyłączyć działanie całkujące i różniczkujące w regulatorze
PID ?
Omów działanie całkujące w algorytmie PID.
usuwa uchyb i prowadzi do oscylacji
Omów działanie różniczkujące w algorytmie PID.
powoduje szybsza reakcje na bład, wyprzedzanie.
Podaj najprostszą cyfrową postać aproksymacji działania
całkującego w algorytmie PID (równanie różnicowe i transmitancja
dyskretna).
Podaj najprostszą cyfrową postać aproksymacji działania
różniczkującego w algorytmie PID (równanie różnicowe i
transmitancja dyskretna).
Zinterpretuj graficznie nastawy Kp, Ti i Td.
Podaj przykład i narysuj przykładowy układ regulacji
dwupołożeniowej;
Narysuj przykładowy przebieg sygnału regulowanego u.a.r. z regulatorem
dwupołożeniowym.
W jaki sposób można zmniejszyć czułość regulatora
dwupołożeniowego ?
przez zastosowanie regulowanej histerezy.
Omów zasadę przesunięcia punktów zaczepowych na schematach
blokowych.
Omów zasadę przesunięcia węzłów sumacyjnych na schematach
blokowych.
Wyznacz transmitancję wypadkową układu ze schematu blokowego.
Narysuj przykładowy przebieg wielkości wyjściowej układu regulacji
ciągłej, który posiada następujący rozkład biegunów (będzie
podany).
Narysuj przykładowy przebieg wielkości wyjściowej układu regulacji
dyskretnej, który posiada następujący rozkład biegunów (będzie
podany).
W jaki sposób usunąć błąd statyczny w układzie z regulatorem typu
P ?
Dodając część całkującą
Podać regułę Zieglera-Nicholsa doboru nastaw regulatora PID na
podstawie odpowiedzi skokowej obiektu.
Podać regułę Zieglera-Nicholsa doboru nastaw regulatora PID na
podstawie odpowiedzi skokowej układu regulacji na granicy stabilności.
Podaj definicję stabilności w sensie BIBO. Wyjaśnij skrót.
Układ jest stabilny jeżeli dla każdego ograniczonego sygnału
wejściowego sygnał wyjściowy też jest ograniczony.
Bounded Input Bounded Output
Podaj definicję stabilności asymptotycznej, stabilności w sensie
zwykłym i niestabilności z interpretacją graficzną.
Układ wytrącony z równowagi powróci do niej w pewnej skończonej
perspektywie czasu.
Wykreśl przykładowe przebiegi wielkości regulowanej dla układu
stabilnego lub niestabilnego.
Do czego służy równanie charakterystyczne układu ?
Równanie charakterystyczne -> mianownik transmitancji układu
przyrównany do 0. Do wyznaczania stabilności metodami Hurwitza, Jury
Wyznaczyć równanie charakterystyczne układu dynamicznego o
transmitancji (będzie podana transmitancja operatorowa w „s” lub
„z”). Podać cel wyznaczenia tego równania.
Patrz wyżej...
Podaj kilka rzeczywistych przykładów utraty stabilności obiektów
rzeczywistych.
Dlaczego spełnienie warunku stabilności ma wyższy priorytet wobec
dokładności ?
Bo co nam po kotle który właśnie sekundę temu wyjebał w
powietrze...
Jaka będzie odpowiedź u.a.r. na skokową zmianę wartości zadanej,
znajdującego się na granicy stabilności ? Jak inaczej nazywa się ten
stan ?
Oscylacja?
Dany jest rozkład biegunów równania charakterystycznego zamkniętego
u.a.r. Oceń stabilność i wykreśl przykładowy przebieg wielkości
regulowanej.
Dana jest charakterystyka amplitudowo-fazowa otwartego u.a.r. Czy układ
będzie stabilny po zamknięciu sprzężeniem zwrotnym? Odpowiedź
uzasadnij.
Patrz ostatni wykład - punkt (-1, 0) mijamy z lewej strony przy
wzrastającym . Zapas modułu i fazy.
Dla u.a.r. ciągłej podanego na rysunku zbadaj stabilność
wykorzystując kryterium Hurwitz’a.
Dla u.a.r. ciągłej podanego na rysunku zbadaj stabilność
wykorzystując kryterium Nyquista.
Dla u.a.r. dyskretnej podanego na rysunku zbadaj stabilność
wykorzystując kryterium Hurwitz’a.
Dla u.a.r. ciągłej podanego na rysunku zbadaj stabilność
wykorzystując kryterium Jury’ego.
Dana jest odpowiedź skokowa zamkniętego układu regulacji. Oznacz na
nim odcinkowe wskaźniki jakości.
Przeregulowanie, czas narastania, czas regulacji i ewentualnie uchyb
statyczny.
Jak wyglądałby przebieg wielkości regulowanej w układzie idealnym ?
Brak inercji = układ idealny?? natychmiastowe wyregulowanie
Jaka jest różnica między u.a.r. o charakterze statycznym i
astatycznym ?
Statyczny ma uchyb statyczny czyli nigdy nie zostaje wyregulowany.
Astatyczny po pewnym skończonym czasie zostaje wyregulowany czyli e(t >
czas regulacji) = 0
Podać interpretację geometryczną uchybu regulacji, przeregulowania,
czasu narastania i czasu regulacji.
Omów wpływ nastaw Kp, KI i KD na podstawowe wskaźniki jakości.
Wymień całkowe wskaźniki jakości.
ISE - integral(0, t) e^2(t) dt integral square error
IAE - integral(0, t) | e(t) | dt integral absolute error
Co to jest przebieg przejściowy i ustalony ?
Przebieg przejściowy - przebieg od początku regulacji do momentu aż
sygnał regulowany wejdzie w pas tolerancji.
Przebieg ustalony - przebieg od momentu gdy sygnał regulowany wejdzie w
pas tolerancji.
Wyznacz wartość uchybu statycznego dla układu przedstawionego
schematem blokowym.
Różnica między wartością końcową z transmitancji zamkniętego
układu regulacji pomnożonej przez wymuszenie (step zazwyczaj) a
wartością końcową wymuszenia.
Ile wynosi zakres zmienności współczynnika K, zapewniający
położenie wszystkich pierwiastków równania charakterystycznego w
wnętrzu koła jednostkowego ?
by pavko&bogo
zaliczenie - Jaszczak
Pytania na zaliczenie z WDAC
UWAGA: integral = całka!!! i to w zapisie jak i rozumieniu
tylko jeżeli kuźwa ściągajcie to z głową!
Wyjaśnij pojęcia : regulator, węzeł sumacyjny, obiekt, urządzenie
zadające, czujnik pomiarowy, przetwornik pomiarowy, urządzenie
wykonawczo-nastawcze, sprzężenie zwrotne.
Wyjaśnij pojęcia i podaj oznaczenia zgodne z PN :
wartość zadana - y0(t) - wartośc do jakiej ukl. ma dazyc.
błąd regulacji - e(t) - błąd sterowania (uchyb), różnica pomiedzy
syg. zadanym a wart. syg. sterowanego y(t)
sygnał sterujący - u(t) - syg. pochodzący z regulatora. sygnał
wymuszające konkretne zachowanie obiektu ster.
sygnał sterowany - y(t) - sygnał odziałujący na otoczenie (wyjscie z
obiektu)
zakłócenie - z(t) - syg. oddziałujący na obiekt negatywnie.
Podaj definicje :
kontroli automatycznej - obejmuje grupę urządzeń i systemów
automatyki, które zbierają i analizują informacje o obiekcie
sterowanym lub o procesie i przekazują te informacje w postaci
bezpośredniej lub przetworzonej do operatora (ów) systemu.
Po polsku : zbieranie info. o obiektach i dostarczanie tych info
operatorowi po ewentualnej obrobce.
sygnalizacji automatycznej - obejmuje grupę urządzeń i systemów
automatyki, w których sygnały wejściowe i sygnały wyjściowe są
kontrolowane i mierzone za pomocą czujników i elementów pomiarowych.
urz. sygn. automat. - zwalniają obsługę od konieczności ciągłego
dozoru i śledzenia.
zabezpieczenia i blokady automatycznej - obejmują grupę urządzeń i
systemów automatyki, w których sygnały wejściowe i sygnały
wyjściowe lub kombinacje tych sygnałów są kontrolowane i mierzone za
pomocą czujników i elementów pomiarowych, tak , aby niedopuszczalne
lub przekroczone wartości wielkości sterujących i sterowanych nie
spowodowały awarii, uszkodzeń i niebezpiecznego oddziaływania na
środowisko.
urz. zabez. automat. są zbliżone do urz. sygn. automat.
regulacji automatycznej - obejmują grupę urządzeń i systemów
automatyki, w których, regulacji podlega wiele sygnałów wyjściowych,
przy czym sygnały wejściowe lub kombinacje tych sygnałów działają
na więcej niż jeden sygnał wyjściowy, są kontrolowane i mierzone za
pomocą czujników i elementów pomiarowych i podlegają regulacji
automatycznej za pomocą wielu regulatorów
Podaj przykłady :
kontroli automatycznej - urządzenie kontrolujące położenie windy w
wieżowcu
sygnalizacji automatycznej - urządzenia sygnalizacji włamaniowej i
pożarowej
zabezpieczenia i blokady automatycznej - urządzenia zabezpieczające
silnik elektryczny przed przeciążeniem,
regulacji automatycznej - układy automatycznej regulacji wielkości
wyjściowych kotła parowego (w elektrowni lub w zakładzie
dostarczającym ciepło dla dzielnicy mieszkaniowej): ciśnienie pary,
poziom wody, ciśnienie pary w komorze kotła, temperatura pary
przegrzanej itd.
Porównaj pojęcia dla układów jednej zmiennej:
sterowanie - celowe oddziaływanie na określony obiekt (urządzenie lub
proces), tak, aby osiągnąć pożądane zachowanie obiektu (urządzenia
lub pożądane cechy procesu).
regulacja - to sterowanie w układzie zamkniętym zawierającym węzeł
sumacyjny za pomocą którego realizowane jest ujemne sprzężenie
zwrotne.
sterowanie jest bardziej ogólnym pojęciem, może zachodzić w ukł.
otwartym lub zamknietym (regulacja). sterowanie nie analizuje/koryguje
efektów swojego działanie.
Podaj podstawowe właściwości i przykład otwartego układu sterowania
Niska odporność na zakłócenia, dla poprawności dziąłania
wszystkie lementy muszą być idealnie wykalibrowanie i dobrane do
konkretnego obiektu. działanie w oparciu o prog. związany z podstawą
czasu.. niższy koszt niż ze sprzężeniem zwrotnym. np.pralka
Podaj podstawowe właściwości i przykład zamkniętego układu
sterowania
wysoka odppornosc na zmiany w otoczeniu (syg. zakłócające, itp.) i
charakter obiektu, wysoka jakość sterowania. wyzszy koszt wykonania,
ze wzgledu na koszt urz. pomiarowego. np.ramie robota.
Wymień cechy systemu dynamicznego
pamięta swoją historie (flash back'i()), wyjście zalezy od tego co
jest na wejściu i wszystkiego tego co było do tej pory (historia
pamietana jest w zm. stanu, sys. dynam. musi posiada co najmniej jedna).
Obserwuje się takie efekty jak : predkosc zmian syg., przyspieszanie
syg., calkowanie wart. syg. po czasie. sa to ukl. gromadzace energie.
Wymień cechy systemu statycznego
wyjście zależy od aktualnego stanu wejścia. Nie posiada zmiennych
stanu, charakteryzujacych stany przejsciowe. sa to ukl. rozpraszajace
energie.
Pewien system dynamiczny opisany jest następującym liniowym równaniem
różniczkowym. Zapisz model przyjmując, że obiekt ma charakter
statyczny i wyznacz kilka punktów charakterystyki statycznej.
należy przyrownac wszytskie pochodne równania rozniczkowego do zera i
uzyskamy wtedy postac ukl. statycznego. co do punktow charakterystyki
statycznej to pewnie trzeba podsawic jakies wartosci do otrzymanego
rownania, ale jakie konkretnie to nie wiem do konca:).
5y''(t)+3y'(t)+y(t) = 3x(t) ( dynamiczny
y=3x ( statyczny
Co to jest rząd układu ?
Co to jest transmitancja operatorowa ?
Transformacje operatorowa G(s) ukl. lin. stacjonarnego będzie ilorazem
transformaty odp. U(s) do transformaty pobudzenia U(s) przy zachowaniu
zerowych warunków początkowych.
Model mat. który stanowi pewna forme wyrazania row. rozniczkowych i
przedstawia zaleznosc miedzy syg. wej. a wyjsciowym. wyraza wlasnosci
sys. niezalezne od amplitudy jak i natury syg.. Zaciera jednostki.
Jakie warunki musi spełniać równanie różniczkowe, aby można było
na jego podstawie wyznaczyć transmitancję operatorową ?
Wymień podstawowe wymagania stawiane U.A.R.
-Poprawne sterowanie mimo oddziaływania zakłóceń o różnym
charakterze (mierzalne, niemierzalne, przypadkowe, nieprzewidywalne).
- uzyskanie porzadanych przebiegow systemu ster. na założony syg.
zadany.
- odpowiadajcemu charakterowi obiektow, syg. wykonawcze.
- odpornosc - nieczulosc na zmiany ilosciowe w modelu obiektu, urz.
wykonawczym i urz. pomiarowym.
Narysuj schemat blokowy, opisz i podaj przykład układ automatycznej
regulacji o strukturze otwartej.
y0(t)(wezel sumacyjny( sterowanie(u(t) ( obiekt(wchodzi do niego
również zaklocenie)
Narysuj schemat blokowy, opisz i podaj przykład układ automatycznej
regulacji o strukturze zamkniętej.
y0(t)( sterowanie(u(t) ( obiekt(wchodzi do niego również
zaklocenie)(y(t)((rozgałezenie, jedno idzie w swiat drugie na
sprzezenie zwrotne które przechodzi przez ukl. pomiarowy i trafia do
wezla sumacyjnego na poczatku).
Podaj zasadnicze różnice miedzy układami otwartym i zamkniętym;
zamikniety posiada sprzezenie zwrotne dodatnie(nie wykorzystuje sie) lub
ujemne.
Definicja i budowa urządzenia pomiarowego;
sklada się z : czujnik pomiarowy, przetwornika pom. Zadaniem jest
pomiar biezacej wart. syg. sterowanego y(t) oraz standaryzowanie syg.
pomiarowego(aby dostosowac do potrzeb aparatury sterujacej).
Wymień najistotniejsze cechy czujników pomiarowych.
typ mierzonego syg.(cisnienie, tepmeratura), wyrozniamy : analogowe,
cyfrowe, dwustanowe(presostaty, hydrostaty).
Budowa i podział układów wykonawczo-nastawczych;
sklada się z urzadzenia nastawczego i wykonawczego:).
urz. - wykonawcze zapewnia sile niezbedna do przestawienia urz.
nastawczego.
podział:
pneumatyka / hydraulika
urz. wyk. -> silownik / urz.nast.-> zawor
ukł.ele. / ukł.mech
urz.wyk. -> wzmacniacz mocy / urz.nast. - > zawór
Definicja automatyzacji.
wprowadzenie do przemyslu lub transport urzadzen i sys. dzialajacych na
zasadzie samoregulacji i wykonywania okreslonych zadan bez udzialu
czlowieka.
Co nazywamy elementami automatyki ? Podaj przykłady.
sa to ele. dodawane do obiektów w procesie automatyzacji (pomiarowe,
zadajace, regulatory, wykonawcze)
np.:czujniki, mierniki, hydro preso-staty, nastawniki, panele sterujace,
klawiatury.
Co obejmuje automatyzacja procesów technologicznych ?
-pomiar wielkosci fizycznych charakterystycznych danym procesom
-przekazywanie informacji na odleglosc
zakłócen.
Narysuj piramidalny układ warstw sterowania wyjaśnij czego dotyczy;
Narysuj i opisz system hierarchiczny i rozproszony;
czesc hierarchiczna :
dyrektor planuje dlugo terminowo
inzynier planuje krotkoterminowoe, jeden dzien, jedna zmiana .
nadzoruje wykonywanie planu
komputer, bezposrednie sterowanie, ukl. regulacji
czesci rozproszona:
zdalen uklady i/o
przetworniki pomiarowe
ele. wykonawcze
proces produkcyjny.
Podziel U.A.R. ze względu na strukturę;
otwarte i zamkniete.
Podziel U.A.R. ze względu na cechę liniowości, ze względu na liczbę
wejść i wyjść i charakter sygnałów;
liniowe/nieliniowe-zalezy od charakteru
sterownika/obiektu/urz.wykonawczego
ze wzgelu na liczbe wejsc i wyjsc - mimo, siso, simo, miso
ze względu na charakter syg. - ciagle(analogowe), dyskretne(cyfrowe)
Podział UAR ze względu na zadania jakie maja pełnić;
-stałowartosciowe. wartość zadana wielkosci sterowanej jest zawsze
stala.
-regulacji programowej pod kontrola sprzezenia zwrotengo. wartosc zadana
jest zmienna ale z gory znana dla sterownika.
-regulacji nadarznej na bazie sledzenia. wartosc zadana jest zmienna i
nie znana dla sterownika.
sterownik sprawdza czy przy zmie\anie doplywu powietrza zmieni się
temp. Optymalne sterowanie napedem statku -
Dokonaj klasyfikacji sygnałów, wykorzystywanych w automatyce.
-ze względu na typ zmian (dyskretne / ciagłe )
-ze wzg. na nosnik informacji :syg.elektryczny/pneumatyczny/hydrauliczny
Opisz procedurę projektowania UAR;
1-okreslenie celu sterowania
2-okreslenie parametrow regulacji
3-okreslenie wymagan dla zlozonych zmiennych
4-okreslenie konfiguracji i dobranie urz. wyko./nasta.
5-model mat. procesu, dobór urz. wykonawczych i czujnikow
6-dobór regulatora i określenie paamterow nastawnych
7-dobrac parametry i przeanalizowac jakosc dzialania AUR
jeśli jest dobrze to koniec, jeśli nie to wracamy do punktu 3.
Jak wygląda procedura wyprowadzania modelu matematycznego ?
jest w wykladach
Podaj klasyfikację modeli matematycznych;
-statyczne(liniowe/nieliniowe)
-dynamiczne(liniowe/nieliniowe)
Jaki warunek muszą spełniać sygnały układu automatyki aby układ
był liniowy. Podać przykład sygnału liniowego.
Postaci modeli matematycznych wykorzystywanych w teorii regulacji;
-równanie różniczkowe
-transmnitancja operatorowa
-charakterystyki dynamiczne
-charakterystki czestotliwosciowe(amplitudowo-czasowa, amplitudowa,
fazowa, logarytmiczna(bode))
-charakterystki czasowe (skokowa, impulsowa, odp. na pobudzenie
czasowo-linowe)
-charakterystki statyczne (w stanach ustalonych)
Podać metody opisu własności dynamicznych układu.
Do opisu ukl. dynamicznych mogą wystarczyc opisy wejsc i wyjsc bez
jawnego wyprowadzania zmiennych stanu(opis za pomoca transmitancji
operatorowych)
Scharakteryzuj układy statyczne liniowe;
Podlega zasadzie super pozycji, Nie wystepuja nie liniowości o
charakterze statycznym(nasycenie, strefa nieczulosci, histereza).
Scharakteryzuj układy statyczne nieliniowe;
NOT tego co w liniowych!
Co to jest układ nieliniowy. Naszkicować przykład statycznej
charakterystyki układu nieliniowego i uzasadnić na tym wykresie
nieliniowość.
Jest to ukł. w którym, wsytepuje zaleznosci nie liniowe paramterow
fizycznych(wspolczynnikow row. rozniczkowych od zmiennej niezaleznej i
zaleznej) lub wystepuja nie liniowości o charakterze
statycznym(nasycenie, strefa nieczulosci, histereza).
Napisz twierdzenie o liniowości i opisz je;
L[a*f1(t) + b*f2(t)] = a*L[f1(t) + b*L[f2(t)]
Napisz twierdzenie o różniczkowaniu;
L[df(t)/dt] = s * L[f(t)]
Napisz twierdzenie o całkowaniu;
L[integral(0, t) f(t)dt] = 1/s * L[f(t)]
Napisz twierdzenie o wartości końcowej.
lim (t -> infinitum) f(t) = lim (s -> 0) s * F(s)
Dana jest transformata pewnego sygnału. Oblicz do jakiej wartości
dąży sygnał rzeczywisty.
lim (s -> 0) s*tranformata(s)
Zinterpretuj pojęcie stacjonarności.
ukł. w którym parametry modelu(wzmocnienie, tlumiemnie,..) są stałe,
czyli nie zależą od czasu.
Jaką zasadę powinny spełniać układy liniowe ? Podaj ją.
superpozycj tj. odpowiedz na sumę sygnałów jest równa sumie
odpowiedzi na poszczególne sygnały
Omów pojęcie transmitancji operatorowej (komentarze);
patrz 12 pytanie.
Sygnały wykorzystywane w analizie właściwości dynamicznych ? (nazwa,
funkcja czasu, transformata).
Dirac - dystrybucja delty : (t) -> 1(s)
skok jednostkowy : 1(t) -> 1/s
sinus : sin(t) -> /(s^2 + ^2)
pobudzenie czasowo-liniowe : at -> a/s^2
Dana jest transmitancja pewnego obiektu. Wyznacz odpowiedź obiektu na
skok jednostkowy, impuls Diraca, pobudzenie czasowo-liniowe.
patrz ćw.
Impuls Diraca: przykład i jego praktyczna realizacja.
Skok jednostkowy: przykład i jego praktyczna realizacja;
Pobudzenie czasowo-liniowe: przykład i jego praktyczna realizacja;
Metodyka praktycznego sporządzania charakterystyki amplitudowo-fazowej.
Na podstawie równania różniczkowego (podana będzie postać)
wyprowadź transmitancję operatorową. Ile wynosi rząd tego obiektu.
Dane jest równanie różniczkowe (podana będzie postać). Wyznacz
transmitancję i stwierdź, czy opisuje rzeczywisty proces.
aby było rzeczywiste to stopien mianownika musi być wiekszy od
licznika.
Jak wyznaczyć charakterystykę dynamiczną i statyczną układu
opisanego równaniem różniczkowym (podana będzie postać) przy
pobudzeniu sygnałem (będzie podany) ?
charakterystyka dynamiczna ma zmienne zalezne od czasu, a statyczna
posiada zmienne uwiklane od innych zmiennych (np. silnik - zaleznosc
oborotow silnika od przylozonego napiecia).
Wyznaczyć transmitancję operatorową układu opisanego równaniem
różniczkowym (podana będzie postać), podać nazwę tego
elementarnego członu dynamicznego, nazwę stałych w transmitancji,
przykład obiektu rzeczywistego, charakterystykę skokową i
amplitudowo-fazową.
Oscylacyjny G(s)=k/s^2+2ns+-współ.
tłumienia, n-często. drgań włsnych.
Wyznaczyć charakterystykę czasową układu opisanego równaniem
różniczkowym. Jaki to układ?
Dana jest transmitancja. Podaj charakterystykę skokową lub impulsową
lub amplitudowo-fazową lub charakterystyki Bode’go:
Wyznaczyć odpowiedź układu o transmitancji (będzie podana) dla
wymuszenia skokowego i określić stałą czasową układu.
W jakich jednostkach mierzy się moduł ?
Jaką wielkość w układach automatyki wyraża się w dB Podać
przykład.
Wzmocnienie.np.:
W jakich jednostkach mierzy się przesunięcie fazowe ?
W stopniach/radianach
Podaj interpretację geometryczną modułu i przesunięcia fazowego (na
płaszczyźnie częstotliwościowej zmiennej zespolonej ).
wykres gdzie jest wektor schodzacy w prawo w dół wykresu i to jest
A(), a kąt miedzy osią X a wektorem to.
Amplituda sygnału wejściowego wynosi x , wyjściowego y. Ile wynosi
wzmocnienie sygnału w decybelach ?
Wzmocnienei to A()=y()/x() i wynik(wzmocnienie) trzeba
potraktować to 20log A() i dostaniemy dB.
Określić różnicę między osiami liczbowymi charakterystyki
amplitudowej tego samego układu dynamicznego w skali liniowej i
logarytmicznej.
Osie liczbowe przy skali log maja jednostki w dB.
Podaj transmitancję elementu... (wszystkie, które należało
przygotować : proporcjonalny, inercyjny I-go rzędu,itd)
wzorki okreslajace rodaj elementu, troche ich jest:)
Podaj przykład fizyczny elementu .... (wszystkie, które należało
przygotować : proporcjonalny, inercyjny I-go rzędu,itd);
Całkujący rzeczywisty : silnik
Różniczkujący rzeczywisty : jeden z czwórników RC(kondensator na
jednej gałęzi wejścia, i opornik łączący obydwie linie)
Oscylacyjny : wahadło matematycznie
Inercyjny I-ego rzędu : drugi z czwórników RC(opornik na jednej
gałęzi wejścia, i kondensator łączący obydwie linie)
Inercyjny II-ego rzędu : układ RC taki jak grupa 32 miała na kole.
Opóźnijący : taśmociąg
Dana jest charakterystyka skokowa pewnego elementu. Znając wartość
skoku jednostkowego, podaj nazwę obiektu, transmitancję (nazwij i
wyznacz wartości parametrów) i wykreśl charakterystyki
częstotliwościowe oznaczając dokładnie punkty charakterystyczne.
Dana jest charakterystyka amplitudowo-fazowa pewnego elementu. Podaj
nazwę obiektu, transmitancję (nazwij i wyznacz wartości parametrów)
i wykreśl charakterystyki czasowe oznaczając dokładnie punkty
charakterystyczne i charakterystyki Bode’go.
Dana jest charakterystyki Bode’go pewnego elementu. Podaj nazwę
obiektu, transmitancję (nazwij i wyznacz wartości parametrów) i
wykreśl charakterystyki czasowe i amplitudowo-fazową oznaczając
dokładnie punkty charakterystyczne.
Na czym polega metoda
forward lub
backward lub
trapezoidal lub
zoh
dyskretyzacji modelu ciągłego ?
zajrzec do wykładów albo swoich notatek, każdy to powinien wiedzieć
o co chodzi.
Co to jest czas próbkowania ?
czas pomiędzy kolejnymi momentami pobierania próbek
Jakie efekty powiązane z czasem próbkowania powoduje dyskretyzacja ?
utrata info. o dynamice obiektu
Wyjaśnij pojęcie kwantyzacji w odniesieniu do dyskretyzacji ?
dyskretyzacja jest po czasie
kwantowanie jest po wartosciach sygnalu, wystepuja rozne poziomy
skwantowania.
kwantowanie polega na przyporzadkowaniu jednakowych wartosci sygnalu,
miedzy dwoma roznymi wartosciami syg. impulsowych.
Na czym polega szum kwantyzacji ?
szum powstający na skutek niedokładności przebiegu sygnału
cyfrowego, wynikającej z zaokrąglania (kwantowania) wartości próbek;
Na czym polega zjawisko aliasingu ( informacja w materiałach
dodatkowych ) ?
aliasing - niekorzystne zjawisko które zachodzi podczas próbkowania
dźwięku, polega ono na nakładaniu na sygnał niepożądanych
częstotliwości harmonicznych
Wyjaśnij graficznie różnice między sygnałami analogowymi i
cyfrowymi.
Czy sygnał dyskretny i cyfrowy to pojęcia tożsame ? Wyjaśnij
pavko myśli że : sygnał cyfrowy jest zdyskretyzowany i skwantowany, a
dyskretny tylko zdyskretyzowany, ale nie mamy pewnosci :)
Czy sygnał ciągły i analogowy to pojęcia tożsame ? Wyjaśnij
analogowy = ciągły po czasie i ciągły po wartościach
ale: ciągły po wartościach a dyskretny po czasie - nadal jest
ciągły!!!
Dane jest równanie różnicowe. Zamień równanie w transmitancję
dyskretną.
Dana jest transmitancja dyskretna. Zamień w równanie różnicowe
metodą bezpośrednią lub kaskadową lub równoległą.
Dana jest transmitancja dyskretna. Wykorzystując elementy typu :
sumator, z-1, wzmocnienie narysuj schemat blokowy układu realizującego
powyższą transmitancję. (Przy przekształceniu wykorzystać tw. o
przesunięciu w lewo)
ci co mieli labsy z jaszczakiem i działali w starym matlabie powinni to
umieć:)
Ile wynosi poziom skwantowania (LSB) sygnału ciągłego przy
założeniu, że karta przetwornikowa posiada 8 bitowe unipolarne
wyjście analogowe w zakresie 12 V ?
zakres zmieniości sygnału to 0-12 czyli
12/2^8=0.046
Co to jest rozdzielczość przetwornika AC lub CA ?
ilosc bitów przeznaczonych na próbke sygnału.
najmniejsza wartosc analogowego sygnalu wejsciowego, rozrozniana przez
przetwornik.
Dane jest następujące słowo (będzie podane), reprezentujące
próbkę sygnału sterującego. Zakładając, że karta posiada wyjście
analogowe bipolarne w zakresie ( 12 [V], podaj wartość rzeczywistą
sygnału.
-12 + 24(a(n-1)*2^-1 + a(n-2)*2^-2 +.... + a0*2^-n), gdzie ilosc bitów
to n, a0-najmłodszy bit w słowie.
Elementy przetwornika AC – schemat blokowy i działanie.
y(t) -> ukł.pomiarowy ->U(t)-> ukł.próbkująco kwantujący ->U(kTs)->
ukł.kodujący -> U(kTs)
Elementy przetwornika CA – schemat blokowy i działanie.
u(kTs) -> ukł.przełączający -> ukł. dekodujący -> ukł.
podtrzymujący(zoh) -> u(t)
Model matematyczny przetwornika CA.
nie możemy znaleźć.
Narysuj schemat blokowy cyfrowego układu regulacji. Oznacz i nazwij
sygnały oraz zaznacz część analogową i cyfrową.
regulator jest cyfrowy, obiekt ciągły i przetworniki(AC/CA) między
nimi.
Wymień i omów negatywne efekty, występujące w cyfrowych układach
regulacji.
-błąd kwantyzacji(zaokraglenie) błąd propaguje się dalej po przez
alg. sterowania.
-duze zapotrzebowanie na moc obliczeniową, więc podraża to koszty
-opóźnienia związane z czasem konwersji, zarówno na CA jak i AC
-błąd podtrzymania, związany z ekstrapolatorem.
Omów działanie elementów komputerowego układu sterowania (na
podstawie materiałów dostarczonych przez prowadzącego)
Podaj definicję transmitancji dyskretnej.
Transformata z sygnału wyjściwoego do transformaty z syg.
wejściowego.
Napisz twierdzenie o liniowości i opisz je;
Z{afk+bgk}=aZ{fk}+bZ{gk}=af(z)+bg(z)
Napisz twierdzenie o przesunięciu w lewo;
Z{fK+N}=zN*Z{fN}=zN*f(z)
Napisz twierdzenie o przesunięciu w prawo;
Z{fK-N}=z-N*Z{fN}=z-N*f(z)
Napisz twierdzenie o wartości końcowej.
lim(K->INF) fN= lim(z->1) (1-z-1)f(z)
Napisz twierdzenie o wartości początkowej.
lim(K->0) fN= lim(z->INF) zN)f(z)
Dana jest transformata dyskretna pewnego sygnału. Oblicz do jakiej
wartości dąży sygnał rzeczywisty.
Omów metodykę praktycznego sporządzania charakterystyki
amplitudowo-fazowej obiektu dynamicznego.
Więc bierzemy generator syg. sinusoidalnego podpinamy na wejście
naszego obiektu. Następnie mierzymy sygnał wychodzący z generatora i
syg. wychodzący z obiektu. Na podstawie tych dwóch syg. możemy
określić przesunięcie w fazie i stosunek amplitud. Tak postępujemy
dla wartości do jakiejś wartości.
Na czym polega różnica między elementem statycznym i dynamicznym ?
to już było!
Podaj kilka metod doboru optymalnego czasu próbkowania.
-metodę inżynierską czyli 1/10 dominującej stałej czasowej.
-Kotielnikowa - Shannona s=2g, ws-częstotliwość próbkowania,
g-częstotliwośc graniczna Ts=1/s. Praktyka w związku z
fizycznymi ograniczeniami mówi jednak że s powinno być >= g.
W jakich jednostkach określa się przebieg modułu na charakterystyce
amplitudowej ?
w dB
Wyjaśnij pojęcie zer i biegunów transmitancji.
Podaj prawo regulacji dwupołożeniowej;
Sterowanie binarne - Włączony/wyłączony. Wykres do tego był na
koniec pierwszych ćw, przynajmniej u nas.
wady:
-niska jakosc sterowania,
-szybkie zurzywanie się ele. wykonawczo nasawczych jako efekt duzej
liczby przelaczen
można wprowadzic poprawe poprzez nieliniowość(histereze)
zalety:
-nie płacimy za sterowanie w momencie gdy ukł. jest wylączony
-niskis koszt eksploatacji
-prostota konstrukcji
-niski koszt zakupu i sterowania
-nadaj się do sterowania w systemach o duzej tolerancji bledu
Podaj prawo regulacji typu P lub PI lub PD lub PID.
P - kończy regulacje zawsze uchybem statycznym. nigdy nie wyreguluje
do końca.
G(s)=U(s)/e(s)=Kp, e(s)-błąd regulacji, U(s) - wyjście regulator.
PI - stosujemy wszędzie gdzie wzmocneniz reg. P jest niewystarczające
do siągnięcia celu sterowania. Dodanie częsci całkującej do
proporcjonalnej daje w efekcie poprawę dynamiki sterowania, zwiększa
się szybkość działania w początkowej fazie. PI zawsze się
wyreguluje.
G(s)=U(s)/e(s)=Kp(1+1/Ti s)
PD - wersja idealna ukł. jest nie realizowalna więc dodajemy inercje.
Reg. jest bardzo czuły na zakłócenia wysokiej częstotliwości. W
dużej dziedzinie przypadków układ nie daje rady wyregulować obiektu.
G(s)=U(s)/e(s)=Kp(1+Td s) <- idealny
G(s)=U(s)/e(s)=Kp(1+(Td s/sT+1)) <- zmodyfikowane
PID - stosuje się wszędzie tam gdzie wzmocnienei z reg. typu P jest
nie wystarczające do uzyskania rządanego tłumienia zakłuceń w
zakresie małych częstotliwości, a częstotliwośc rezonansowa jest
zbyt mała aby uzyskać porządaną prędkość sterowania. Nie jest
polecany tak jak PD do sterowania wielkościami silnie zakłóconymi
szumami, ze względu na możliwość wzmocnienia tych szumów.
G(s)=U(s)/e(s)=Kp(1+(Td s/sT+1) + 1/sTi)
Narysuj schemat blokowy realizujący algorytm regulacji PI lub PD lub
PID.
Zakres stosowalności regulatorów typu P lub PI lub PD lub PID.
P - stosujemy gdy oscylacje wielkosci nastawianych i regulowanych sa
nie porzadane ze wzgledow technologicznych przy regulacji poziomu
czujnika cisnienia.
PI - stosujemy wszędzie gdzie wzmocneniz reg. P jest niewystarczające
do siągnięcia celu sterowania. Minimalizuje wartosc bledu(uchyb),
wprowadza stany nieustalone, przeregulowane.
PD - jest stosowany tam gdzie wzmocnieni z regulatorem typu P jest
wystarczające do uzyskania porzadanej jakosci sterowania w zakresie
małych częstotliwości i w stanie ustalonym, lecz czas trwania procesu
reg. przy zakłóceniach nie okresowych jest zbyt dlugi lub pasmo
sterownia jest zbyt male.
PID - stosuje się wszędzie tam gdzie wzmocnienie z reg. typu P jest
nie wystarczające do uzyskania żądanego tłumienia zakłóceń w
zakresie małych częstotliwości, a częstotliwość rezonansowa jest
zbyt mała aby uzyskać pożądaną prędkość sterowania.
Podaj charakterystykę skokową regulatorów typu P lub PI lub PD lub
PID, oznaczając punkty charakterystyczne.
Jak wyłączyć działanie całkujące i różniczkujące w regulatorze
PID ?
Omów działanie całkujące w algorytmie PID.
usuwa uchyb i prowadzi do oscylacji
Omów działanie różniczkujące w algorytmie PID.
powoduje szybsza reakcje na bład, wyprzedzanie.
Podaj najprostszą cyfrową postać aproksymacji działania
całkującego w algorytmie PID (równanie różnicowe i transmitancja
dyskretna).
Podaj najprostszą cyfrową postać aproksymacji działania
różniczkującego w algorytmie PID (równanie różnicowe i
transmitancja dyskretna).
Zinterpretuj graficznie nastawy Kp, Ti i Td.
Podaj przykład i narysuj przykładowy układ regulacji
dwupołożeniowej;
Narysuj przykładowy przebieg sygnału regulowanego u.a.r. z regulatorem
dwupołożeniowym.
W jaki sposób można zmniejszyć czułość regulatora
dwupołożeniowego ?
przez zastosowanie regulowanej histerezy.
Omów zasadę przesunięcia punktów zaczepowych na schematach
blokowych.
Omów zasadę przesunięcia węzłów sumacyjnych na schematach
blokowych.
Wyznacz transmitancję wypadkową układu ze schematu blokowego.
Narysuj przykładowy przebieg wielkości wyjściowej układu regulacji
ciągłej, który posiada następujący rozkład biegunów (będzie
podany).
Narysuj przykładowy przebieg wielkości wyjściowej układu regulacji
dyskretnej, który posiada następujący rozkład biegunów (będzie
podany).
W jaki sposób usunąć błąd statyczny w układzie z regulatorem typu
P ?
Dodając część całkującą
Podać regułę Zieglera-Nicholsa doboru nastaw regulatora PID na
podstawie odpowiedzi skokowej obiektu.
Podać regułę Zieglera-Nicholsa doboru nastaw regulatora PID na
podstawie odpowiedzi skokowej układu regulacji na granicy stabilności.
Podaj definicję stabilności w sensie BIBO. Wyjaśnij skrót.
Układ jest stabilny jeżeli dla każdego ograniczonego sygnału
wejściowego sygnał wyjściowy też jest ograniczony.
Bounded Input Bounded Output
Podaj definicję stabilności asymptotycznej, stabilności w sensie
zwykłym i niestabilności z interpretacją graficzną.
Układ wytrącony z równowagi powróci do niej w pewnej skończonej
perspektywie czasu.
Wykreśl przykładowe przebiegi wielkości regulowanej dla układu
stabilnego lub niestabilnego.
Do czego służy równanie charakterystyczne układu ?
Równanie charakterystyczne -> mianownik transmitancji układu
przyrównany do 0. Do wyznaczania stabilności metodami Hurwitza, Jury
Wyznaczyć równanie charakterystyczne układu dynamicznego o
transmitancji (będzie podana transmitancja operatorowa w „s” lub
„z”). Podać cel wyznaczenia tego równania.
Patrz wyżej...
Podaj kilka rzeczywistych przykładów utraty stabilności obiektów
rzeczywistych.
Dlaczego spełnienie warunku stabilności ma wyższy priorytet wobec
dokładności ?
Bo co nam po kotle który właśnie sekundę temu wyjebał w
powietrze...
Jaka będzie odpowiedź u.a.r. na skokową zmianę wartości zadanej,
znajdującego się na granicy stabilności ? Jak inaczej nazywa się ten
stan ?
Oscylacja?
Dany jest rozkład biegunów równania charakterystycznego zamkniętego
u.a.r. Oceń stabilność i wykreśl przykładowy przebieg wielkości
regulowanej.
Dana jest charakterystyka amplitudowo-fazowa otwartego u.a.r. Czy układ
będzie stabilny po zamknięciu sprzężeniem zwrotnym? Odpowiedź
uzasadnij.
Patrz ostatni wykład - punkt (-1, 0) mijamy z lewej strony przy
wzrastającym . Zapas modułu i fazy.
Dla u.a.r. ciągłej podanego na rysunku zbadaj stabilność
wykorzystując kryterium Hurwitz’a.
Dla u.a.r. ciągłej podanego na rysunku zbadaj stabilność
wykorzystując kryterium Nyquista.
Dla u.a.r. dyskretnej podanego na rysunku zbadaj stabilność
wykorzystując kryterium Hurwitz’a.
Dla u.a.r. ciągłej podanego na rysunku zbadaj stabilność
wykorzystując kryterium Jury’ego.
Dana jest odpowiedź skokowa zamkniętego układu regulacji. Oznacz na
nim odcinkowe wskaźniki jakości.
Przeregulowanie, czas narastania, czas regulacji i ewentualnie uchyb
statyczny.
Jak wyglądałby przebieg wielkości regulowanej w układzie idealnym ?
Brak inercji = układ idealny?? natychmiastowe wyregulowanie
Jaka jest różnica między u.a.r. o charakterze statycznym i
astatycznym ?
Statyczny ma uchyb statyczny czyli nigdy nie zostaje wyregulowany.
Astatyczny po pewnym skończonym czasie zostaje wyregulowany czyli e(t >
czas regulacji) = 0
Podać interpretację geometryczną uchybu regulacji, przeregulowania,
czasu narastania i czasu regulacji.
Omów wpływ nastaw Kp, KI i KD na podstawowe wskaźniki jakości.
Wymień całkowe wskaźniki jakości.
ISE - integral(0, t) e^2(t) dt integral square error
IAE - integral(0, t) | e(t) | dt integral absolute error
Co to jest przebieg przejściowy i ustalony ?
Przebieg przejściowy - przebieg od początku regulacji do momentu aż
sygnał regulowany wejdzie w pas tolerancji.
Przebieg ustalony - przebieg od momentu gdy sygnał regulowany wejdzie w
pas tolerancji.
Wyznacz wartość uchybu statycznego dla układu przedstawionego
schematem blokowym.
Różnica między wartością końcową z transmitancji zamkniętego
układu regulacji pomnożonej przez wymuszenie (step zazwyczaj) a
wartością końcową wymuszenia.
Ile wynosi zakres zmienności współczynnika K, zapewniający
położenie wszystkich pierwiastków równania charakterystycznego w
wnętrzu koła jednostkowego ?
by pavko&bogo
