Harjutusülesannete aruanne õppeaines Automaatjuhtimise alused (1)

Tallinna Tehnikaülikool - Energeetika - Automaatjuhtimise alused

5 VÄGA HEA

Tallinna Tehnikaülikool
Elektrotehnika instituut
Harjutusülesannete aruanne
õppeaines Automaatjuhtimise alused
Üliõpilane:
Matrikli nr.:
Õpperühm:
Juhendaja : Taavi Möller

Lineaarsete süsteemide tüüplülid.

Eesmärgiks on tutvuda integreerimis-, aperioodilise- ja võnkelüliga.

Integreerimislüli

Ülesande eesmärgiks on uurida võimanduslüliga integreerimislüli mõju konstantsele signaalile.
Variandid
k=1; 2; 3.5; 4.5.
MATLAB Simulinkis koostatud mudel joonis 1.1.
Joonis 1. Integreerimislüli mudel
Ülekandefunktsioonid:
Integrator1
Integrator
TransferFcn
TransferFcn1
Simulatsiooni andmete põhjal on koostatud järgmine graafik :
Joonis 2. Integreerimislüli graafik
Graafikult on näha, et pideva suuruse integreerimisel on saadud lineaarselt kasvav suurus. Igal ajahetkel on saadud väärtuste suhe sama. Võimendustegur määrab ära sirgete tõusud.

Aperioodiline lüli

Ülesande eesmärgiks oli simuleerida Simulinkis ülekandefunktsioone, mis on erinevate võimendustegurite ja ajakonstantidega.
Sisendiks kasutada konstantset signaali.
Variandid
k=1; 2.5
T=2; 5; 2.5
Joonis 3. Aperioodilise lüli mudel
Simulatsiooni andmete põhjal on koostatud järgmine graafik:
Joonis 4. Aperioodilise lüli graafik
Graafikult on näha, et võimendustegur k määrab ära nivoo, millel suurused stabiliseeruvad. Ajakonstant τ määrab ära stabiliseerumise kiiruse, mida väiksem on see väärtus, seda kiiremini läheneb funktsiooni väärtus nivoole k.

Võnkelüli

Ülesanne on simuleerida Simulinkis järgnevate parameetritega võnkeprotsesse:
a) k=1; T1=2,5; T2=0,15
b) k=1; T1=0,7;T2=3
c) k=3; T1=2,5; T2=0,15
d) k=5; T1=0,7;T2=3
Ülesande lahendamiseks on koostatud järgnev mudel. Ühikhüppe signaal antakse nelja ülekandefunktsiooni sisenditeks . Igal ülekandefunktsioonil on ülesandes antud parameetrid .
Joonis 5. Võnkelüli mudel
Joonis 6. Võnkelüli graafik
Nagu graafikult näha, funktsioonid stabiliseeruvad nivool, mille määrab võimandustegur k. Ajakonstantidest oleneb võnkumise kuju ja selle esinemine. Kui , siis on võnkeprotsessi asemel teist järku aperioodiline protsess.

Sagedustunnusjooned Simulink'is e. Bode diagramm

Ülesandeks oli teha Bode diagrammid e. sagedustunnusjooned kõigi eelnevalt tehtud iga ülesande ühele variandile.
Ülesande lahendamiseks on kasutatud Simulinki Control Design toolboxi Linear Analysis tööriista.
Joonis 7. Võnkelüli amplituudi- ja faasisageduskarakteristik
Amplituudi- sageduskarakteristiku graafikul on näha, et süsteem võimendab väljundit, mis on tingitud resonantssagedusest. Kui sumbuvustegur on väike, siis on resonantssagedusel esinev piik teravam .
Faasi-sageduskarakteristiku graafikult näeme, et kõrgematel sagedustel läheneb karakteristik -180 –le ning madalamatel sagedustel nullile. Vahepealne järsk osa on tingitud resonantssagedusest, mida väiksem on sumbuvustegur seda järsem on langus.
Joonis 8. Aperioodilise lüli sageduskarakteristikud
Graafikult on näha, et faasi-sageduskarakteristik muutub piirkonnas 0...-90. Kõige kiirem muutus toimub murdesagedusel, kus graafik langeb 20 dB dekaadi kohta.
Joonis 9. Integreeriva lüli sageduskarakteristikud
Graafikult on näha, et inegreeriva lüli amplituudi-sageduskarakteristikuks on langev sirge. Graafikult on võimalik välja lugeda süsteemi murde- või resonantsisagedusi ja selle järgi määrata ajakonstandid.

Tagasisidega süsteemid

Integreerivale lülile tagasiside võimenduslüliga

Ülesandeks simuleerida Simulinkis erineva võimendusteguriga negatiivse kui ka positiivse tagasisidega integreerivat lüli.
Parameetrid:
k1=1.4;
Negatiivse tagasisidega k2=0.2; 2; 4;
Positiivse tagasisidega k2=0.007
Ülekandefunktsioon :
Seejärel on koostatud järgnev mudel (Joonis 10).
Joonis 9. Suletud ahelaga inegreeriva lüli mudel
Simulatsiooni andmete põhjal on koostatud järgmine graafik:
Joonis 10. Tagasisidega integreeriva lüli väljundsignaali graafik
Nagu graafikult näha, on positiivse tagasiside korral väljundiks suureneva kiirusega kasvav suurus. Negatiivse tagasiside korral väheneb kasvamise kiirus ja lõpuks väljundsuurus stabiliseerub. Mida suurem on võimendustegur tagasisideahelas, seda kiiremini stabiliseerub väljund.

Integreerivale lülile tagasiside integreeriva lüliga

Ülesandeks simuleerida integreerivat lüli tagasisidega, milleks on samuti integreeriv lüli. Negatiivse tagasisidega.
k1=1.2;
k2=0.1;2.2;4.
Ülekandefunktsioon:
Joonis 11. Integreeriva tagasisidega integreeriva lüli mudel
Simulatsioonis tulemustel saadud graafik:
Joonis 12. Integreeriva tagasisidega integreeriva lüli väljundi graafik
Graafikult on näha, et integreeriva negatiivse tagasisidega integraatori väljundiks on siinussignaal, mille periood sõltub tagasiside võimendustegurist. Mida suurem on negatiivne tagasiside, seda suurem on tekkiva laine sagedus ja seda väiksem on tekkiva laine amplituud .

Proportsionaalse tagasisidega aperioodiline lüli

Ülesandeks simuleerida negatiivse tagasisidega aperioodilisi lülisid. Aperioodiliste lülide võimendustegur on 1 ja periood on samuti 1. Tagasiside võimendustegurid : k2=0.15;1;3;6.
Lisatud on üks tagasisideta lüli võrdluseks.
Ülekandefunktsioon:
Joonis 13. Proportsionaalse tagasisidega aperioodilise lüli mudel
Joonis 14. Proportsionaalse tagasisidega aperioodilise lüli väljundi graafik
Graafikult võib järeldada, et võimendustegur tagasisides suurendab stabiliseerumise kiirust ja vähendab nivoo kõrgust, millel väärtus stabiliseerub. Suure tagasisidevõimenduse puhul toimub signaali muutus kiiresti ja lõppväärtus väheneb tunduvalt.

Aperioodilisele lülile tagasiside integreeriva lüliga

Ülesandeks simuleerida negatiivse tagasisidega aperioodilisi lülisid. Aperioodiliste lülide võimendustegur on 1.2 ja periood 1. Tagasiside võimendustegurid: k2=0.1;1;4;7.
Ülekandefunktsioon:
Joonis 15. Aperioodilisele lülile tagasiside integreeriva lüliga mudel
Joonis 16. Negatiivse integreeriva tagasisidega aperioodilise lüli väljundi graafik
Integreeriva tagasisideta lüli väljund stabiliseerub vastavalt võimendustegurile väärtusel 1.2. Integreeriva tagasisidega lülide väljundid stabiliseeruvad väärtusel 0, stabiliseerumise kiirus sõltub tagasiside võimenduse suurusest. Suurema võimendusteguri korral toimub stabiliseerumine kiiremini, samas tekib suurema võimendsteguri korral rohkem võnkumisi.

Aperioodilisele lülile tagasiside aperioodilise lüliga

Ülesandeks simuleerida negatiivse tagasisidega aperioodilisi lülisid. Aperioodiliste lülide võimendustegur on 1.1 ja periood 1. Tagasiside võimendustegurid k2=0.2;1.7;4 ja perioodid
T2=1;2;4.
Ülekandefunktsioon:
Joonis 17. Aperioodilise tagasisidega aperioodilise lüli mudel
Joonis 18. Aperioodilise tagasisidega aperioodilise lüli graafik
Graafiku põhjal võib öelda, et väärtus, millel väljund stabiliseerub, sõltub tagasiside võimendustegurist. Stabiliseerumise kiiruse määrab tagasisidelüli ajakonstant. Graafikult on näha, et negatiivne tagasiside võib tekitada ülereageerimist, suurem ajakonstant põhjustab suuremat ülereageerimist, kuid veel suuremat mõju avaldab võimendustegur. Mida suurem on võimendustegur, seda suurem on ülereageerimine.
Ülereageerimise kasvamise järjekord:
1. k = 0,2; = 1
2. k = 0,2;
= 2
3. k = 0,2;
= 4
4. k = 1,7;
= 4
5. k = 4;
= 4

Abstraktse automaatjuhtimissüsteemi süntees

Ülesanne:
Süsteemi põhiosaks on generaator , mille väljundiks kahe sõltumatu siinusgeneraatori („Sine Wave”, vt ka tabel 1) väljundite summa. Lisaks on väljund piiratud ära ülaltpoolt väärtusega 3,2 ja altpoolt väärtusega -0,15. Generaator käivitub koos simuleerimise algusega, kuid väljund on olemas (väljundi väärtus erineb nullist) vaid vastava juhtsignaali (nii loogiline kui ka arvuline väärtus „1”) olemasolul , vastasel juhul („0”) väljund puudub (on võrdne nulliga). Juhtsignaali moodustamiseks kasutatakse kirjeldatust eraldiseisvat osasüsteemi „A”, seejuures muutub juhtsignaali väärtus „0” → „1”, kui xA(t) kasvades saavutab vähemalt 85% lõppväärtusest ning „1” → „0”, kui xA(t) langeb alla 0,2. Süsteemi „A” põhiosaks on ühikhüppele (algväärtus „0”, lõppväärtus „1”) reageeriv aperioodiline lüli (k = 1, τ = 1), kusjuures tuleb jälgida, et xA(t) siirdekiirus on piiratud (eksponendi puutuja väärtus ordinaatteljel ei muutu rohkem kui 0,5 ühikut ajaühiku kohta). Süsteem "A" sisendsignaal lülitatakse algväärtuselt lõppväärtusele ajahetkel 1 sekund ning tagasi algväärtusele ajahetkel 9 sekundit.
Tabel 1. Siinusgeneraatorite parameetrid
Siinussignaali plokk
Amplituud
Alaliskomponent
Sagedus
1.
1,5
2
2
2.
1
0
0,6
Ülesande lahendamiseks on vastavalt kirjeldusele koostatud mudel. Generaatorid moodustavad kaks siinussignaaligeneraatorit, mille väljundid on summeeritud. Juhtsignaal juhib generaatori väljundit. Juhtsignaal moodustub ühikhüppele reageerivast aperioodilisest lülist, selle signaali muutumiskiirus on piiratud. Kui aperioodilise lüli väljundsignaal ületab kindla väärtuse, antakse generaatorile juhtsignaal, teatud aja järel aga muutub juhtsignaal nulliks ja generaatori väljund lülitub välja.
Joonis 19. Juhtimissüsteemiga abstraktse generaatori mudel
Simulatsiooni graafik:
Joonis 20. Juhtimissüsteemiga abstraktse generaatori graafik
Graafikut vaadates on näha, et 1 sekund pärast simulatsiooni algust rakendub juhtahela sisendsignaal aperioodilisele lülile, mille väljund hakkab kasvama. Tõus on algul suurem kuid väheneb enne lõppväärtuse saavutamist, siin rakendub kiirusepiiraja, mis ei avalda sisselülitamisel mõju, sest aperioodilise lüli väljundi kasvamise kiirus on alla 0,5 1/s enne, kui väljund saavutab 85% maksimaalsest väärtusest. Generaatori väljund lülitub sisse kui aperioodilise lüli väljund on saavutanud 85% maksimaalsest tasemest. Juhtahelas lülitub sisendsignaal välja 9 sekundit pärast simulatsiooni algust. Aperioodilise lüli väljund hakkab langema , kiirusepiiraja ei too sellele mingit ajalist viivitust. Juhtsignaal ja generaatori väljund lülituvad välja.
Rate limiter piirab väljundi kasvamise kiirust. Antud juhul meid rate limiter ei mõjuta, kuna lülitus toimub pärast.
Tallinn

.DOCX Laadi alla originaalfail 23 lk · .docx · 18 allalaadimist

Harjutusülesannete aruanne õppeaines Automaatjuhtimise alused #1

Harjutusülesannete aruanne õppeaines Automaatjuhtimise alused #2

Harjutusülesannete aruanne õppeaines Automaatjuhtimise alused #3

Harjutusülesannete aruanne õppeaines Automaatjuhtimise alused #4

Harjutusülesannete aruanne õppeaines Automaatjuhtimise alused #5

Harjutusülesannete aruanne õppeaines Automaatjuhtimise alused #6

Harjutusülesannete aruanne õppeaines Automaatjuhtimise alused #7

Harjutusülesannete aruanne õppeaines Automaatjuhtimise alused #8

Harjutusülesannete aruanne õppeaines Automaatjuhtimise alused #9

Harjutusülesannete aruanne õppeaines Automaatjuhtimise alused #10

Harjutusülesannete aruanne õppeaines Automaatjuhtimise alused #11

Harjutusülesannete aruanne õppeaines Automaatjuhtimise alused #12

Harjutusülesannete aruanne õppeaines Automaatjuhtimise alused #13

Harjutusülesannete aruanne õppeaines Automaatjuhtimise alused #14

Harjutusülesannete aruanne õppeaines Automaatjuhtimise alused #15

Harjutusülesannete aruanne õppeaines Automaatjuhtimise alused #16

Harjutusülesannete aruanne õppeaines Automaatjuhtimise alused #17

Harjutusülesannete aruanne õppeaines Automaatjuhtimise alused #18

Harjutusülesannete aruanne õppeaines Automaatjuhtimise alused #19

Harjutusülesannete aruanne õppeaines Automaatjuhtimise alused #20

Harjutusülesannete aruanne õppeaines Automaatjuhtimise alused #21

Harjutusülesannete aruanne õppeaines Automaatjuhtimise alused #22

Harjutusülesannete aruanne õppeaines Automaatjuhtimise alused #23

50 punkti Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 50 punkti.

~ 23 lehte Lehekülgede arv dokumendis

2015-09-14 Kuupäev, millal dokument üles laeti

18 laadimist Kokku alla laetud

1 arvamus Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid

kabanoss13 Õppematerjali autor

Harjutusülesannete aruanne
õppeaines Automaatjuhtimise alused
1 Lineaarsete süsteemide tüüplülid.
2 Tagasisidega süsteemid
3 Abstraktse automaatjuhtimissüsteemi süntees

harjutustunni aruanne automaatjuhtimise alused lineaarsed süsteemid tagasisidega süsteemid abstraktne automaatjuhtimissüsteem väljund graafik signaal võimendustegur

Sarnased õppematerjalid

docx

Harjutustundide aruanne: Automaatjuhtimise alused

Tallinna Tehnikaülikool Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Harjutusülesannete aruanne õppeaines Automaatjuhtimise alused Üliõpilane: Matrikli nr.: Õpperühm: AAAB-41 Juhendaja: Taavi Möller Tallinn 2013 1. Lineaarsete süsteemide tüüplülid Eesmärgiks on tutvuda integreerimis-, aperioodilise- ja võnkelüliga. 1.1

Elektrijaotustehnika

docx

Harjutustundide aruanne Automaatjuhtimise alused

Tallinna Tehnikaülikool Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Harjutusülesannete aruanne õppeaines Automaatjuhtimise alused Üliõpilane: Matrikli nr.: Õpperühm: AAAB-41 Juhendaja: Taavi Möller Tallinn 2013

Automaatika alused

docx

Mootori analüüs

Tallinna Tehnikaülikool Elektrotehnika instituut Mootori analüüs Õppeaines Automaatjuhtimise alused Üliõpilane: Matrikli nr: Õpperühm: Juhendajad: Tallinn 2015 Sisukord 2 Mootori andmed............................................

Mootori elektroonika

docx

Tunnitööde aruanne

Tallinna Tehnikaülikool Elektriajamite ja Jõuelektroonika Instituut Automaatjuhtimine Tunni tööde aruanded Õpilane Juhendajad: Tõnu Lehtla Rainer Kährik Tallinn 2008 Lineaarsete süsteemide tüüplülid Töö eesmärk: Tutvuda integreerimis-, võnke- ning aperioodilise lüliga alljärgneva kava alusel. Integreerimislüli: 1)Teoreetiline ülevaade: Integreerimislüli nimetatakse ka astaatiliseks lüliks ning I-lüliks. Ideaalne integreerimislüli väljundsignaal kasvab (või kahaneb pidevalt püsiva kiirusega, kui xs 0 ja on konstantne. Kiiruse määrab hüppe suurus sisendil. Reaalsel integreerimislüli (kirjeldatav IT1-lüliga) on väljundsignaali kasvamiskiirus alghetkel null ja tõuseb pikkamööda lõpliku kiiruseni. · Diferentsiaalvõrrand: v (t)=Ku (t) · Ülekandefunktsioon:

Automaatjuhtimine

doc

Soojusautomaatika eksami vastused

2. Põhimõisted automaatreguleerimissüsteemide (ARS) alalt Reguleerimise all mõistetakse toimingut, mille eesmärgiks on teatava parameetri soovitava väärtuse tagamine. 1. käsitsi, 2. automaatreguleerimine Reguleerimise objekt on tehniline seade, millel viiakse läbi automaatreguleerimist (aurukatel, auruturbiin, soojusvaheti, soojussõlm) Automaatreguleerimissüsteem (ARS) koosneb: 1. reguleerimisobjektist: 2. automatregulaatorist (AR) AUTOMAATJUHTIMISE STRUKTUURSKEEM, g(t) Xh(t) ARS sisend XR(t) Xob(t) Seadur Automaatregulaator Reguleerimisobjekt (t) AR Tagasiside 1 RO RO tööd iseloomustatakse reguleeritava suuruse hetkväärtusega (t) aeg

Soojusautomaatika

docx

Automaatika konspekt

Sissejuhatus. Automaatika süsteeme kasutatakse tootmisprotsessis, kus ta kõrvaldab inimese osavõtu selles protsessis ja võimaldab teostada selliseid protsesse mis on inimesele kahjulikud. Automaatika süsteemi kuuluvad automaat kontrollimine ja automaat reguleerimine. Esimene neist teostab mõõtmisi ja teine teostab reguleerimist e. parameetri hoidmist kindlal tasemel või parameetri hoidmist kindlal tasemel reguleerimisprogrammi järgi. Automaatika süsteemi nimetatakse automatiseerimiseks see võib olla osaline näiteks üks tööpink või tööliin või tsehh ja samuti võib esineda täielik automatiseerimine, sel juhul automatiseeritakse mitu tehnoloogilist protsessi mis on oma vahel seotud. Komp

Elektriaparaadid

rtf

Automaatika alused

doc

Skeemitehnika konspekt

Skeemitehnika. SS-98. 1. M.Tooley “Everyday electronics data book” 2. Hessin “Impulsstehnika” 3. Horowits “The art of electronics” Skeemitehnika põhilised mõõtühikud Nimetus Tähistus Sümbol Kirjeldus Amper A I Voolutugevus juhtmes on 1A, kui juhtme ristlõiget läbib elektrilaeng 1 kulon 1. sekundi jooksul Kulon C Q Elektrilise laengu ühik e. Elektrihulk Farad F C Mahtuvus on 1F, kui potensiaalide vahe 1V tekitab mahtuvuse elektroodidel laengu. Henry H L Induktiivsus on 1H, kui voolumuutus kiirusega 1A sekundis tekitab induktiivsusel pinge 1V. Jaul J E Energiaühik. Oom  R Takistuseühik. Siemens S G Juhtivuseühik. Sekund s t Ajaühik.

Telekommunikatsionni alused

Rohkem sarnaseid