Ingineria regl rii automate
Download
1 / 23

Ingineria regl?rii automate - PowerPoint PPT Presentation


  • 196 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 regl?rii 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 7 arhitecturi si interfa are1
1.2 Proiectarea sistemelor de reglare 1.2.7 Arhitecturi si interfaţare


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


Ingineria regl rii automate

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.