Dzenita Seferovic PSAU Izvjestaj Lab#4

7/21/2019 Dzenita Seferovic PSAU Izvjestaj Lab#4

http://slidepdf.com/reader/full/dzenita-seferovic-psau-izvjestaj-lab4 1/13

Univerzitet u Sarajevu

Elektrotehnički fakultet

Odsjek: Automatika i elektronika

Predmet: Projektovanje sistema automatskog upravljanja

Ak.god: 2015/ 201

IZVJEŠTAJ ZA LABORATORIJSKU VJEŽBU BR. 5PI! reg"#$%&j$' A(t&)&(d"* s+em$

Ime & *re,&me! "#enita Seferovi$

Br.&(de-$: 10%&/10%'

S$r$jeo' //./0.01/5

ZA!ATAK 0



(ormula)ija za*atka $e +iti *ata na ,a+oratorijskoj vje#+i-

RJEŠE2JE:

Prenosna funk)ija sistema je!

G ( s )= 4

(4 s+1 )3

(s+1)

G1=tf([4],[4 1]);G2=tf([1],[4 1]);G3=tf([1],[4 1]);G4=tf([1],[1 1]);G=G1*G2*G3*G4;parametri=[];minimum=inf;t=0:0.1:100;ref=heaviside(t);fr p=0:0.!:!

fr i=1:0.!:10 fr d=0:0.!:10 Gr=tf([i*d p*i 1], [i 0]); Ge=1"(1#G*Gr); e1=a$s(step(Ge,t)); d%iv=step(Gr*G"(1#Gr*G)); e2=ma&(d%iv)'1; indes=find(a$s(d%iv'1)0.!); if nume(indes)+=0 e3=t(indes(1));

ese e3=1000; end

if min(e1)0.2 =e1-*e1#2*e2#!*e3; if minimum minimum=; parametri=[p, i, d]; end end end endendp=parametri(1);/i=parametri(2);/d=parametri(3);

fr p=p'1:0.0!:p#1 fr i=/i'1:0.0!:/i#1 fr d=/d'1:0.0!:/d#1 Gr=tf([i*d p*i 1], [i 0]); Ge=1"(1#G*Gr); e1=a$s(step(Ge,t)); d%iv=step(Gr*G"(1#Gr*G)); e2=ma&(d%iv)'1; indes=find(a$s(d%iv'1)0.!); if nume(indes)+=0 e3=t(indes(1));

ese

e3=1000; end



if min(e1)0.2 =e1-*e1#2*e2#!*e3; if minimum minimum=; parametri=[p, i, d]; end end end endend

p=parametri(1);/i=parametri(2);/d=parametri(3);Gr=tf([/i*/d p*/i 1], [/i 0]);=Gr*G"(1#Gr*G);stepn=step(G"(1#G),t);step=step(, t);fiure(1)pt(t, stepn)hd n;pt(t, step, --);hd n;pt(t,ref,-r-);&a$e(-ri5eme [s]-);

(unk)ija kriterija koju smo koristili za *o+ijanje parametara P." regulatora uzima u o+zir

zahtjeve u vremenskom *omenu sistema s o+zirom *a je njih lake iz*vojiti u o*nosu na one

u frekventnom- jen o+lik je!

M =e1+2e

2+5e

3

Pri čemu e1 pre*stavlja sumu greaka o*ziva u svim posmatranim tačkama e

2 je

vrije*nost prvog preskoka a e3 pre*stavlja iznos vremena smirivanja posmatranog o*ziva-

+og uje*načavanja vrije*nosti *o*ali smo koefi)ijente 2 i 5 ispre* poslje*nja *va člana

kriterija- 3rije*nost *rugog člana je u nekim slučajevima jako velika i neupore*iva s ostalim

članovima izraza ali to su slučajevi u kojima o*ziv nije sta+ilan pa $e ih velika vrije*noste2 iz+a)iti iz razmatranja s o+zirom *a tra#imo parametre koji minimiziraju posmatrani

kriterij- a po*eene početne opsege o* 0 *o 10 za sva tri parametra na ovaj način smo *o+ili

o*ziv sistema prikazan na Sli)i 1-1

"a +i postigli to +olje rezultate koristimo *vostruku pretragu prostora parametara pri čemu

u prvom koraku o*re*imo grani)e u okviru kojih se nalaze parametri a on*a u *rugom

koraku vrimo pre)izniju pretragu izme4u *o+ijenih grani)a- a ovaj način smo *o+ili o*ziv

prikazan na Sli)i 1-2-



0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

0.5

1

1.5

Vrijeme [s]

odziv bez regulatora

odziv s regulatorom

referentni signal

S#&k$ /./ *ziv sistema sa *o+ijenim P." regulatorom

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

Vrijeme [s]

S#&k$ /.0 *ziv sistema sa P." regulatoro po*eenim u *va koraka

3i*imo *a smo u ovom slučaju *o+ili +olji o*ziv sistema iako je pretraga parametara trajala

znatno *u#e vremena- 6e4utim o*re4ivanje parametara P." regulatora u ovim slučajevima

se izvrava offline tako *a *u#ina trajanja nije ključni parameter-



ZA!ATAK 3

7ilj za*atka je proučiti anti-windup sheme koriste$i P." regulator- U okviru programskog

paketa 6A8,A9 otvoriti *emo mo*el sldemo_antiwindup.mdl :iz koman*nog prozora;-

Proanalizirati <E,P sa*r#aj za *ati mo*el i izvriti sve značajne stavke primjera to $e +iti

*etaljnije o+janjeno na vje#+i-

eka je pro)es opisan prenosnom funk)ijom!

G ( s )= 5

(8 s+1)(as+1)(bs+1)e−s

Po*esiti regulator prema meto*i po sopstvenom iz+oru parametara koriste$i neku o*

razmatranih- akon toga po*esiti P." regulator koriste$i mogu$nost samopo*eavanja

parametara P." regulatora u okviru simulink-a i upore*iti *o+ijene rezultate sa rezultatima

*o+ivenim nekom o* primjenjenih meto*a po sopstvenom iz+oru- a izlaz P." regulatora

po*esiti +lok zasi$enja =plant a)tuator= :izme4u regulatora i sistema;- Simulirati *etaljno

ponaanje takve upravljačke strukture :mijenjaju$i parametre +loka zasi$enja i referentni

ulaz;- >ako +lok zasi$enja utiče na kvalitet upravljanja? "a li sistem prati referentni ulaz?

(ormirati anti-windup shemu :koriste$i simulink mo*el sldemo_antiwindup.mdl). za *ati

pro)es uz sopstveno po*eeni P." regulator koriste$i simulink +lok za P." regulator :pri

tome konfigurisati +lok P." regulator za anti@in*up;- "onijeti zaključke o izregulisanom

sistemu sa i +ez koritenja anti@in*up sheme-

a za*ani pove$ati vremensko kanjanje i *onijeti zaključke kako porast vremenskog

kanjenja utiče na sistem :u vermenskom i frekventnom *omenu;-

*a+rati kanjenje tako *a je sistem nesta+ilan- .zvriti analizu uti)aja vremenskog kanjenja

na sta+ilnost sistema i kvalitet upravljanja-

RJEŠE2JE:

Sistem je opisan prenosnom funk)ijom!

G ( s )= 5

(8 s+1)(as+1)(bs+1)e−s

koja za parametre a=0 ib=2 postaje!

G ( s )= 5

(8 s+1)(2 s+1)e−s

a potre+e po*eavanja P." regulatora koriten je P." +lok iz Simulinka te je formirana

slje*e$a Simulink shema!



S#&k$ /. Simulink mo*el za po*eavanje P."@a u slučaju ka*a nema zasi$enja aktuatora

Parametri koje P." +lok o*re*i su *ati u nastavku!

*ziv naeg sistema sa ovako po*eenim P." regulatorom je *at na sli)i 2 i mo#e se

zaključiti *a ovaj P." regulator vri *o+ru regula)iju-

S#&k$ 0. *ziv sistema sa P." regulatorom +ez zasi$enja aktuatora

6e4utim pro+lem se javlja ka*a aktuator koji *jeluje na na sistem ima ograničen izlaz- U

tom slučaju P." na svom izlazu *aje o*re4ene vrije*nosti *ok aktuator na svom izlazu *aje

*ruge to mo#e *ovesti *o puno sporijeg o*ziva sistema ili čak i *o toga *a sistem ne *o4e u

#elejno sta)ionarno stanje- "a +i analizirali ove pojave formira se Simulink sema sa slike '-

>oriten je P." kojeg smo o*re*ili u pretho*nom koraku- Prvo se oopseg izlaznih vrije*nosti

aktuatora po*esi na 0@ 0-2 a zatim na 0@0-' pa se posmatraju o*zivi koje *o+ijemo- "o+ijeni



o*zivi su prikazani na slikama B i *ok su na slikama 5 i C prikazani izlazi P." regulatora i

aktuatora u o+a slučaja-

S#&k$ 3. Anti@ in*up shema

S#&k$ 4. *zivi sistema u slučaju opsega *jelovanja aktuatora o*0@0-2



S#&k$ 5. Prikaz izlaza P."@a i izlaza aktuatora opsega *jelovanja 0@0-2

S#&k$ . *ziv sistema u slučaju opsega *jelovanja aktuatora o* 0@0-'



S#&k$ 6.Prikaz izlaza P."@a i izlaza aktuatora opsega *jelovanja 0@0-'

6o#emo zaključiti *a se u o+a slučaja *o+iju sporiji o*zivi *ok pore4enjem izlaza P."@a i

aktuatora vi*imo *a izlaz aktuatora ne prati #eljeni izlaz koji *aje P."- "a +i rijeili ovaj

pro+lem koriste se anti@in*up meto*e- jih najje*nostavnije mo#emo uključiti u Simulink

P." +loku- *zivi u slučaju zasi$enja izlaza aktuatora kao i pore4enje P." izlaza i izlaza

aktuatora su *ati na slje*e$e B slike-

S#&k$ 7. *ziv sistema sa aktuatorom zasi$enja 0@0-2 uz uključenu anti@in*up meto*u



S#&k$ 8. .zlaz iz P."@a i izlaz iz aktuatora zasi$enja 0@0-2 ka*a je uključena anti@in*up

meto*a

S#&k$ /1. *ziv sistema sa aktuatorom zasi$enja 0@0-' uz uključenu anti@in*up meto*u



S#&k$ //. .zlaz iz P."@a i izlaz iz aktuatora zasi$enja 0@0-' ka*a je uključena anti@in*up

meto*a

Vidimo da za ospeg izlaznih vrijednost aktuatora od 0-0.2 anti-windup

metoda ne unosi nikakva poboljšanja, ali je primjetno da se izlaz PI-a i

aktuatora podudaraju. !od zasi"enja aktuatora od 0-0.# izlaz PI-a i

aktuatora se tako$er podudaraju, dok u ovom slu%aju imamo i bolji odziv

sistema. &oše jedan metod regulisanja situa'ije kada imamo ograni%ene

vrijednost koje mo(e dati aktuator jeste )ormiranje anti-windup sheme sa

)eed)orward signalima, što je prikazano na sli'i *2. +dzive i pore$enja

izlaza PI-a i aktuatora mo(emo posmatrati na slikama *#-*.

S#&k$ /0. Anti@in*up shema sa koritenjem fee*forar* signala



S#&k$ /3. *ziv sistema sa aktuatorom zasi$enja 0@0-2 primjenom anti@in*up sheme safee*forar* signalima

S#&k$ /4. .zlaz iz P."@a i izlaz iz aktuatora zasi$enja 0@0-2 ka*a je koritena anti@in*up

shema sa fee*forar* signalima



S#&k$ /5. *ziv sistema sa aktuatorom zasi$enja 0@0-' primjenom anti@in*up sheme safee*forar* signalima

S#&k$ /. .zlaz iz P."@a i izlaz iz aktuatora zasi$enja 0@0-' ka*a je koritena anti@in*up

shema sa fee*forar* signalima

Dzenita Seferovic PSAU Izvjestaj Lab#4

Documents

Transcript of Dzenita Seferovic PSAU Izvjestaj Lab#4