och reglerteknik - Åbo Akademi

More documents

Recommendations

Info

Kapitel 1 Vad är reglerteknik? M˚alsättningen med denna kurs är att ge en informell introduktion till reglertekniken. För att svara p˚a fr˚agan vad reglerteknik är skall vi börja med att betrakta n˚agra exempel. Det är mycket vanligt att tekniska system kräver n˚agon form av kontinuerlig manipulering för att fungera p˚a önskat sätt. N˚agra exempel: • För att h˚alla en bil (eller annat fordon) p˚a vägen bör den hela tiden styras. • Fartyg och flygplan kräver en pilot för att h˚alla kursen under varierande vindförh˚allanden. • För att h˚alla konstant hastighet hos en bil bör gaspedalens läge justeras för att kompensera för varierande förh˚allanden, s˚asom upp- och nerförsbackar, vindstyrka, vägunderlag m.m. • Uppvärmningen i en byggnad bör kontinuerligt justeras för att h˚alla temperaturen inne konstant trots förändringar i yttertemperaturen, varierande antal människor i byggnaden samt andra störningar, s˚asom öppnade dörrar eller fönster. • Temperaturen i en ugn h˚alls vid önskat värde genom att sl˚a p˚a respektive av uppvärmningen enligt behov. • En kamera bör fokuseras för att man skall f˚a en skarp bild. I en videokamera med rörliga objekt bör denna fokusering utföras kontinuerligt för att kompensera för variationer i objektets avst˚and. • I en CD-spelare är det viktigt att skivan roterar med en given konstant hastighet. Dessutom skall läshuvudet positioneras snabbt och exakt vid önskat sp˚ar. Allt detta skall ske trots olika yttre störningar, s˚asom skakning och annan rörelse. 1
• I mobiltelefoni bör den mottagna signalstyrkan vid kommunikation mellan basstationen och de olika mobiltelefonerna h˚allas vid en lämplig niv˚a, oavsett avst˚andet till basstationen. Detta innebär att signalen bör sändas med större effekt ju längre avst˚andet är. För att uppn˚a konstant signalstyrka justeras effekten därför kontinuerligt. • För att h˚alla konstant kvalitet vid framställning av produkter av olika slag krävs vanligen regler- och styr˚atgärder. För att t.ex. producera papper av jämn kvalitet, som har önskad tjocklek, ytvikt, styrka, färg, m.m., bör en pappersmaskins funktion (massaströmmar, ˚angflöden m.m.) ständigt justeras. Detta bör göras eftersom det alltid finns variationer i r˚avarans egenskaper, som skulle ge upphov till ojämn papperskvalitet utan kompenserande mot˚atgärder. Exemplen ovan är typiska praktiska problem inom reglertekniken. Ett gemensamt drag hos dessa problem är att man utnyttjar mätningar fr˚an ett system (hastighet hos ett fordon, temperaturen, bildskärpan, signalstyrkan m.m.) för att p˚averka systemet s˚a att önskad funktion erh˚alls. Vi kan ge följande definition av begreppet reglering (eng. control; fi. säätö): Reglering innebär att man p˚a basen av mätningar fr˚an ett system, som ger information om systemets tillst˚and, aktivt p˚averkar systemet att för att f˚a ett önskat beteende. Reglerteknik (eng. control engineering; fi. säätötekniikka) är det omr˚ade inom tekniken som sysslar med reglering. Begreppet styrning (eng. control, fi. ohjaus) är nära besläktat med reglering, men här antar man inte nödvändigtvis att mätningar av systemets tillst˚and utnyttjas för styrningen. Automation är ett bredare begrepp som även innefattar de olika implementeringsaspekterna i samband med reglering, s˚asom sensorer, elektronik, och datatekniska problem. Ett annat närst˚aende omr˚ade är kybernetiken (eng. cybernetics), där man studerar informationens betydelse för funktionen hos olika typers komplicerade system, s˚asom maskiner, levande organismer eller samhällen. En del av de i exemplen beskrivna reglerproblemen kan lösas manuellt, genom enbart mänsklig inverkan. Detta är fallet för bilstyrningsexemplet. Andra problem är däremot sv˚ara, eller rentav omöjliga, att lösa manuellt. S˚aledes kräver manövreringen av vissa överljudsflygplan snabbare reaktionshastighet än vad människan klarar av. Operationen av en CD-spelare eller justeringen av alla signalstyrkor i ett mobiltelefonisystem kan i praktiken inte heller göras manuellt. Även en pappersmaskins beteende är s˚a komplicerat (och snabbt) att det är sv˚art att upprätth˚alla en jämn produktkvalitet manuellt. Man har därför sedan länge infört olika typer av automatiserade metoder för reglering. Metoderna g˚ar tillbaka till James Watts mekaniska hastighetsregulator för ˚angmaskiner p˚a 1700-talet. Före och efter tiden för andra världskriget började elektriska reglersystem introduceras i större skala. I dag förverkligas (implementeras) reglering nästan uteslutande med hjälp av datorer, vilket möjliggör användning av beräkningsintensiva och mycket effektiva metoder. 2
Page 1: ˚ABO AKADEMI TEKNISKA FACULTY OF F
Page 5 and 6: • Gravitationskraftens komponent
Page 7 and 8: Figur 2.2: Schematisk illustration
Page 9 and 10: u ✲ S d ❄ ✲ y Figur 2.3: Ett
Page 11 and 12: 1.2 1 0.8 0.6 u 0.4 0.2 0 −0.2 0.
Page 13 and 14: att insignalen u(t) till ett dynami
Page 15 and 16: ❄ + ✲ ❡ e ✲ u y Gc ✲ Gp
Page 17 and 18: d u y −1 0 1 2 tid 3 4 5 Figur 2.
Page 19 and 20: d u y −1 0 1 2 tid 3 4 5 Figur 2.
Page 21 and 22: Gf ✛ ❄ + ✲ ❡ e ✲ ❄❡ u
Page 23 and 24: uppn˚a detta i praktiken är via
Page 25 and 26: Exempel 2.11 - Reglering av blodets
Page 27 and 28: iosfären har en förm˚aga att kom
Page 29 and 30: Kapitel 3 Dynamiska system 3.1 Enkl
Page 31 and 32: 1.2 1 0.8 0.6 u 0.4 0.2 0 −0.2 y
Page 33 and 34: 1.2 1 0.8 0.6 u 0.4 0.2 0 −0.2 6
Page 35 and 36: 1.2 1 0.8 0.6 u 0.4 0.2 0 −0.2 10
Page 37 and 38: där r + ✲ ❡ e ✲ u Gc ✲ Gp
Page 39 and 40: 3.3.2 System med tv˚a tidskonstant
Page 41 and 42: där och β = 1 − ζ 2 (3.40) ϕ
Page 43 and 44: Jämförelse med (3.38) visar att s
Page 45 and 46: 3.3.6 System med inverssvar System
Page 47 and 48: • För ett system av första ordn
Page 49 and 50: Figur 3.12: Temperaturreglering med

och reglerteknik - Åbo Akademi

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?