ingineria regl rii automate
Download
Skip this Video
Download Presentation
Ingineria reglării automate

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 23

Ingineria reglării automate - PowerPoint PPT Presentation


  • 193 Views
  • Uploaded on

Ingineria reglării automate. Curs - anul IV Specializarea : Automatica si Informatica Aplicata Prof. dr. ing. Corneliu Lazar. 1. Introducere. Inginerie Inginer Ingineria reglării automate. 1.1 Motivaţia ingineriei reglării. Ingineria reglării automate → istorie de lunga durata

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Ingineria reglării automate' - elmo


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
ingineria regl rii automate

Ingineria reglării automate

Curs - anul IV

Specializarea:

Automatica si Informatica Aplicata

Prof. dr. ing. Corneliu Lazar

1 introducere
1. Introducere
  • Inginerie
  • Inginer
  • Ingineria reglării automate
1 1 motiva ia ingineriei regl rii
1.1 Motivaţia ingineriei reglării
  • Ingineria reglării automate → istorie de lunga durata
  • Antichitate: ceasul cu apa → Ktesibios i.Hr.
  • Evul mediu: controlul temperaturii → Cornelius Drebbel

(1572-1663)

  • Revoluţia industriala → motorul cu abur

- putere mare ce trebuie controlata

- “governor” → primul regulator → Watt (1788)

  • Războaiele mondiale

- sisteme de ghidare si urmărire

-teoria clasica a reglării: Bode, Nyquist, Nichols, Evans

ceasul cu apa governor
Ceasul cu apa Governor

Ktesibios - i.Hr. James Watt - 1788

1 1 motiva ia ingineriei regl rii1
1.1 Motivaţia ingineriei reglării
  • Zborurile cosmice din anii ’60 – ’70

- sisteme de reglare moderne care apoi au fost diseminate:

- producerea bunurilor de larg consum

- aplicaţii in medicina

  • Teoria moderna a reglării (bazata pe stare):

Wiener, Kalman

1 1 motiva ia ingineriei regl rii2
1.1 Motivaţia ingineriei reglării
  • Sfârşitul secolului XX

- reglarea automata → element esenţial al societăţii moderne

- automatizarea clădirilor si a automobilelor

- sisteme complexe de conducere:

- procese chimice, aeronave, procese de producţie

- tehnologii “cutting edge”:

- utilaje → forte de mii de tone

- viteze foarte mari → ≥ 120 km/h

- tolerante de ordinul μm → industria aluminiului (5 μm)

- aplicaţii in afara industriei:

- sisteme biologice, reţele de comunicaţii, sisteme economice

1 1 motiva ia ingineriei regl rii3
1.1 Motivaţia ingineriei reglării
  • Ingineria reglării automate→ proiectarea, implementarea si mentenanaţa sistemelor de reglare automata
  • Succesul reglării → utilizarea mai multor discipline

- modelarea: captarea caracteristicilor fizice si chimice ale proceselor

- măsurarea variabilelor din proces

- execuţia acţiunilor de reglare

- comunicaţii: transmisia datelor

- computing: realizarea unor taskuri complexe pe baza datelor măsurate pentru a acţiona asupra procesului

- interfaţarea: diferitele componente ale sistemului de regalare pot fi monitorizate in mod unitar

1 2 proiectarea sistemelor de reglare
1.2 Proiectarea sistemelor de reglare
  • Etape: modelare, proiectare, simulare, testare si implementare
  • Părţile componente ale proiectării:
  • Partea fixata – procesul reglat
  • Obiective
  • Senzori
  • Elemente de execuţie
  • Comunicaţii
  • Computing
  • Arhitecturi si interfaţare
  • Algoritmi de reglare
  • Perturbaţii si incertitudini
1 2 proiectarea sistemelor de reglare 1 2 1 partea fixata
1.2 Proiectarea sistemelor de reglare 1.2.1 Partea fixata
  • Caracterizarea fizica a procesului
  • Cunoştinţe elementare privind:

- balanţa energetica

- balanţa maselor

- circulaţia fluxurilor de materiale in sistem

- limitări fizice → specificarea performantelor

•Modelarea sistemelor fizice

  • Construire unui model al procesului → primul pas in proiectare

•Identificarea sistemelor

1 2 proiectarea sistemelor de reglare 1 2 2 obiective
1.2 Proiectarea sistemelor de reglare 1.2.2 Obiective
  • Formularea obiectivelor reglării
  • Scopul urmărit: - reducerea energiei consumate

- creşterea randamentului

  • Variabilele reglate pentru atingerea obiectivelor
  • Nivelul de performanta necesar: acurateţe, rapiditate
1 2 proiectarea sistemelor de reglare 1 2 3 4 senzori elemente de execu ie ee
1.2 Proiectarea sistemelor de reglare 1.2.3-4 Senzori - Elemente de execuţie (EE)
  • “Daca poţi măsura ceva, poţi controla acel lucru.”
  • Tehnologia senzorilor → îmbunătăţirea performantelor
  • Cum pot fi obţinute informaţii despre mărimi ce nu pot fi măsurate

• Masurari si instrumentatie; Senzori si traductoare

  • Senzorul raportează despre starea procesului
  • EE → cum acţionează asupra procesului ca sa-l conduci dintr-o stare in alta stare
  • Calitatea reglării ↔ EE

•Echipamente si structuri de reglare automata

1 2 proiectarea sistemelor de reglare 1 2 5 comunica ii
1.2 Proiectarea sistemelor de reglare 1.2.5 Comunicaţii
  • Interconectarea senzorilor si a EE ↔ sistem de comunicaţii
  • Proces → sute de semnale ce trebuie transmise la distanta
  • Proiectarea sistemului de comunicaţii cu protocoalele asociate → calitatea reglării
  • Cerinţe speciale pentru sistemele de comunicaţii → tratarea întârzierilor

(nedeterministe)

•Transmisia datelor, Comunicaţii in sistemele de conducere

1 2 proiectarea sistemelor de reglare 1 2 6 computing
1.2 Proiectarea sistemelor de reglare 1.2.6 Computing
  • Conexiunea dintre senzor si EE → via un echipament de calcul (computer)
  • Sistem de reglare automata (SRA): echipamente de calcul:

- DCS – Distributed Control Systems

- PLC – Programmable Logic Controllers

- PC – Personal Computer

  • Determinism in timp → sisteme de operare in timp real multi-tasking
  • Precizia numerica
  • CACE: medii de programare integrate →modelarea, proiectarea, simularea si implementarea SRA

•Programarea aplicaţiilor de timp real

1 2 proiectarea sistemelor de reglare 1 2 7 arhitecturi si interfa are
1.2 Proiectarea sistemelor de reglare 1.2.7 Arhitecturi si interfaţare
  • Reglarea centralizata → toate semnalele sunt aduse intr-un punct central

- complexitate, cost, restricţii de timp in calcule, întreţinere, fiabilitate

  • Reglarea distribuita → partiţionarea SRA in subsisteme
  • Interfaţarea cu diferite subcomponente
  • Interfeţe speciale pentru diferite componente → standardizarea interfeţelor
1 2 proiectarea sistemelor de reglare 1 2 8 algoritmi de reglare
1.2 Proiectarea sistemelor de reglare 1.2.8 Algoritmi de reglare
  • Algoritmi de reglare

→ “inima” ingineriei reglării

→ conectează senzorii cu EE

→ tema centrala a cursului:

Ingineria Reglării Automate - IRA

1 2 proiectarea sistemelor de reglare 1 2 9 perturba ii si incertitudini
1.2 Proiectarea sistemelor de reglare 1.2.9 Perturbaţii si incertitudini
  • SRA reale → zgomote si perturbaţii externe cu

impact asupra performantelor

  • Procese reale → modele complexe
  • IRA → modele relativ simple
  • Incertitudini → erori de modelare
1 3 tehnici utilizate in proiectarea sra 1 3 1 date ini iale
1.3 Tehnici utilizate in proiectarea SRA 1.3.1 Date iniţiale
  • Caracteristicile procesului reglat

- date despre IT, EE si Tr (partea fixata - PF)

- model matematic

  • Performantele impuse

- de comportare: performante de regim

tranzitoriu si de regim staţionar

- obligatorii: stabilitatea si rezolvarea

problemei reglării

- de realizabilitate: limitări fizice existente → restricţii

slide19

1.3 Tehnici utilizate in proiectarea SRA 1.3.2 Tehnici de proiectare

Sisteme de reglare hibride

CAN- Regulator numeric-CNA

“Regulator analogic (PID)”

femari

(i)

CAN-Proces- CNA

“Proces discretizat”

fe mici 1/(5÷50)

(ii)

1 3 tehnici utilizate in proiectarea sra 1 3 2 tehnici de proiectare
1.3 Tehnici utilizate in proiectarea SRA 1.3.2 Tehnici de proiectare
  • (i) Tehnici pentru proiectarea SRA liniare, continue si monovariabile

1. Tehnici convenţionale:

- alocarea poli-zerouri

- metode frecvenţiale

2. Acordarea optima a regulatoarelor

3. SRA cu structura speciala

1 3 tehnici utilizate in proiectarea sra 1 3 2 tehnici de proiectare1
1.3 Tehnici utilizate in proiectarea SRA 1.3.2 Tehnici de proiectare
  • (ii) Tehnici pentru proiectarea sistemelor de reglare numerica (SRN)
  • Formalismul matematic al sintezei sistemelor continue → ipoteza de cvasicontinuitate → algoritmul de reglare numerica prin discretizare
  • Formalismul matematic specific sistemelor numerice → transformări complexe (Ζ) → tehnici de sinteza specifice sistemelor continue (alocare)
  • Formalismul matematic bazat pe ecuaţii cu diferente finite → numai pentru SRN
1 3 tehnici utilizate in proiectarea sra 1 3 1 tehnici de proiectare
1.3 Tehnici utilizate in proiectarea SRA 1.3.1 Tehnici de proiectare
  • Algoritmi de reglare numerica
  • Algoritmi obţinuţi prin discretizarea legilor de reglare continue (PID)
  • Algoritmi obţinuţi prin proiectarea cu metoda alocării
  • Algoritmi “dead – beat”
  • Algoritmi noninteractivi pentru SRN multivariabile
  • Algoritmi de reglare după stare
  • Algoritmi de reglare cu predicţie
bibliografie
Bibliografie
  • Lazar C., Vrabie D., Carari S. (2004). Sisteme automate cu regulatoare PID, Editura MATRIXROM, Bucureşti.
  • Lazăr C., O. Păstrăvanu, E. Poli, Fr. Sghonberger (1996). Conducerea asistata de calculator a proceselor tehnice – proiectarea si implementarea algoritmilor de reglare numerica. Editura MATRIXROM, Bucureşti.
  • Lazăr C. (1999). Conducerea predictiva a proceselor cu model cunoscut. Editura MATRIXROM, Bucureşti.
  • Dumitrache I. (2005), Ingineria reglarii automate. Editura Politehnica Press, Bucureşti.
  • Ionescu V. (1985). Teoria sistemelor liniare. Editura Didactica si Pedagogica, Bucureşti.
  • Tertisco M., D. Popescu, B. Jora, I. Russ (1991). Automatizări industriale continue. Editura Didactica si Pedagogica, Bucureşti
  • Goodwin C., G., S. F. Graebe, M. E. Salgado (2001). Control System Design. Prentice Hall, New Jersey
  • Grimble M. J. (2001). Idustrial Control Systems Design. Wiley,Chichester.
ad