OBJEKTI, SISTEMI I KONCEPTI

UPRAVLJANJA I REGULACIJE

AUDITORNE VJEŽBE

Na slikama koje slijede prikazani su automatizirani uređaji iz svakidašnjeg života.

Za svaki od tih uređaja potrebno je:

a.) nacrtati funkcionalnu blok-shemu djevovanja tih uređaja s naznakom osnovnih elemenata

radnog procesa,

b.) odrediti princip prema kojem se ostvaruje zadatak upravljanja (regulacije),

c.) naznačiti osnovne veličine regulacijskog kruga (upravljana ili regulirana, nazivna ili željena,

regulacijsko odstupanje, postavna ili upravljačka veličina, te poremećaji).

PRIMJER 1.

a.)

DNV grijač kruh w u = i y

z

c.)

• upravljana veličina (y) – stupanj ispečenosti kriške kruha,

• nazivna (željena) veličina (w) – jačina ili trajanje grijanja (postavlja se na dugmetu),

• upravljačka veličina (u) – struja (koja prolaskom kroz grijače generira toplinu),

• poremećaji (z) – debljina i vlažnost kriške kruha.

-

PRIMJER 2.

a.)

DNV grijač

bimetal

i

∆x

w = Ž u = i y =

z

x1

x2

-

- ∆x=e

w

x1

x2

z poremećaji

bimetal

grijač

c.)

regulirana veličina (y = ) – temperatura grijne ploče glačala,

nazivna (željena) veličina (w = ) – temperatura koja se zadaje na upravljačkom dugmetu, Ž

regulacijska (postavna) veličina (u = i) – električna struja (koja se propušta koz grijnu spiralu),

poremećaji (z) – sve one veličine koje utječu na hlađenje grijne ploče glačala: temperatura okoline, temperatura rublja, vlažnost rublja, način rada glačalom, itd.

PRIMJER 3.

voda

1 2 5 3 w

z1 z5

z3

z4

z2 z6

ispiranje

a.)

centrifugiranje iskuhavanje prihvat vode

i deterdženta

i

grijač

bimetal

o

1= 90

o

2= 60

qw

t t3 t5

n

t t3 t5

qw

t t3 t5 -

w1 w2

Qw = u = f(tj), j = 3,5

PRIMJER 4.

2

1

3

4

5

67

8

109

11

1. elektromagnetski 2/2 ventil

2. menzura (spremnik)

3. pumpa pokretana istosmjernim elektromotorom

4. troputni ventil s električnim pogonom

5. kapacitivni senzor

6. upravljačka jedinica

7. tank (u kojem se nalazi voda)

8. cijev od troputnog ventila prema tanku

9. cijev od troputnog ventila prema spremniku

10. cijev od tanka prema pumpi

11. cijev od pumpe prema troputnom ventilu

Prikazati i objasniti moguća rješenja upravljanja (regulacije) visine tekućine u menzuri. Svako od rješenja

prikazati pomoću funkcionalnog blok-dijagrama, te ih diskutirati.

1. UPRAVLJANJE VISINOM TEKUĆINE POMOĆU TROPUTNOG VENTILA

upravljačka

jedinica koračni motor

troputni ventil

MENZURA wh u l qm h

wh = željena visina tekućine

u = i - upravljačka veličina

l - visina podizanja ventila

qm - maseni protok

h - upravljana (izlazna) veličina

DNV

2. UPRAVLJANJE VISINOM TEKUĆINE POMOĆU PUMPE

upravljačka

jedinica pumpa

wh u MENZURA

qm h DNV

3. REGULACIJA VISINE TEKUĆINE POMOĆU TROPUTNOG VENTILA

MENZURA qm h

DNV w regulacijski

uređaj koračni motor

troputni ventil

u l

mjerni član

z

-

e

hmjereno

w = hželjeno - nazivna (željena) veličina

z - poremećaji

e = hželjeno – hmjereno - regulacijska greška

4. REGULACIJA VISINE TEKUĆINE POMOĆU PUMPE

DNV w regulacijski

uređaj pumpa

u MENZURA

qm h

mjerni član

z

-

e

hmjereno

PRIMJER 5.

DOBAVLJAČ

TRŽIŠTE

POTROŠAČ

TRGOVAC

-

b1

+ y w u e

b2

Prikazati i objasniti pomoću funkcionalnog blok-dijagrama upravljanje (regulaciju) slijedećih sustava.

ZAKON PONUDE I POTRAŽNJE. (EKONOMSKI SUSTAV)

w - željena (referenta) veličina - stabilna cijena (bez fluktuacija) na tržištu, w = 0

y - izlazna (regulirana) veličina - stvarna cijena na tržištu

b1 - ponuda

b2 - potražnja

e - razlika između ponude i potražnje (regulacijsko odstupanje)

u - upravljačka veličina – intenzitet prodaje

PRIMJER 6.

UU - upravljački uređaj (regulator)

DNV - davač nazivne (željene, zadane) veličine

w - nazivna (željena, zadana) veličina

u - upravljačka (postavna, regulacijska) veličina

y - upravljana (regulirana) veličina

U protočni reaktor dan slikom, utječe m1 (kg/s) čiste vode i m2 (kg/s) otopine tvari A koncentracije CA (molA/kg).

Mješanje u reaktoru je idealno.

Zbog zahtijeva u ostalim dijelovima postrojenja izlazna koncentracija Ci mora se držati na odabranoj ili željenoj

vrijednosti Cž .

Kako je i pod kojim uvjetima to moguće ostvariti ?

Pomoću blokova prikažite i diskutirajte moguća rješenja za odabrane uvjete rada.

1. UPRAVLJANJE U OTVORENOM UPRAVLJAČKOM LANCU

Pretpostavke: m1 = konst. = , CA = konst. = , mi = + m2 1m

AC

1m

Prednosti:

- najjednostavnije i najjeftinije rješenje

- najmanji utrošak mjerno-regulacijske opreme

Nedostaci:

- početne pretpostavke u praksi su rijetko ispunjene

- trošenje i promjene radnih karakteristika opreme rezultira nemogućnošću ispunjenja postavljenog zahtijeva

(Ci = Cž)

Zaključak: ovakvo rješenje rijetko bi se moglo primijeniti u praksi

2. UPRAVLJANJE POREMEĆAJNOM VELIČINOM

Prednosti:

- otklonjeni vanjski poremećaji

Nedostatak:

- sistem i dalje osjetljiv na sve poremećaje koji nastaju iznutra, zbog trošenja (starenje) i promjena radnih

karakteristika opreme, te osjetljivost na nemjerljive poremećaje izvana (npr. promjena tlaka ulazne tvari)

3. REGULACIJA POREMEĆAJA

Prednosti:

- vanjski poremećaji pod kontrolom, mogućnost odabira njihovih iznosa

Nedostaci:

- sistem i dalje osjetljiv na sve poremećaje koji nastaju iznutra, zbog trošenja opreme i promjene njenih

karakteristika

- veliki utrošak mjerno-regulacijske opreme

- zbog sporosti regulacijskih krugova (R1, R2) rezultati mogu biti slabiji nego u prošlom slučaju

4. UPRAVLJANJE S POSREDNOM KOMPENZACIJOM POREMEĆAJA - REGULACIJA

PRIMJER 7.

Na slici je prikazan industrijski robot. Potrebno je pomoću funkcionalne blok – sheme prikazati vođenje ovog

multivarijabilnog sustava.

- položaj, brzina i ubrzanje (gibanje) prihvatnice (i = 1, …,n)

UPRAVLJAČKA

JEDINICA

(RAČUNALO) PRIGONI

KINEMATIČKI

SUSTAV +

PRIHVATNICA

OKOLINA

SENZORI

SUSTAV ZA

RASPOZNAVANJE

SUSTAV ZA

MJERENJE

POLOŽAJA

ui Ti i i iq ,q ,q

stanja gibanja

prigona povratne sile i

momenti

ui - upravljački signali (i = 1, …,n) n – broj stupnjeva slobode gibanja robota

Ti - prigonske sile i momenti (i = 1, …,n)

i i iq ,q ,q