Kretsformning och känslighet - Reglerteknik (Automatic Control)
Transcription
Kretsformning och känslighet - Reglerteknik (Automatic Control)
2 Innehåll föreläsning 7 Reglerteknik, föreläsning 7 Kretsformning och känslighet 1. Sammanfattning av föreläsning 6 2. Regulatorsyntes med Bodediagram (kretsformning) forts. 3. Tidsfördröjning i Bodediagram 4. Icke-minfassystem (t.ex. bakhjulstyrd cykel) Fredrik Lindsten 5. Känslighet mot störningar [email protected] Kontor 2A:521, Hus B, Reglerteknik Institutionen för systemteknik (ISY) 3 Sammanfattning från föreläsning 6 4 Sammanfattning från föreläsning 6, forts. amplitudmarginal Bodediagram kretsförst. fasmarginal Bodediagram (slutna sys.) stor stor liten stor stegsvar (slutna sys.) Snabbt Svängigt (dåligt dämpat) Inget stationärt fel skärfrekvens fasskärfrekvens resonanstopp Sats: Det slutna systemet är insignal-utsignalstabilt om och endast om Specifikationer för det slutna systemet. (gäller när fas- och amplitudmarginalerna är entydigt definierade). resonansfrekvens bandbredd 5 Ex. Flygplan Rodervinkel u Flygplan Rollvinkel y 1. Välj så att den maximala fasökningen blir den önskade. Designa en regulator som uppfyller följande krav: 2. Se till att den maximala fasökningen sker just vid den önskade skärfrekv. Stationära felet när insignalen är ett steg <5% D.v.s. vi måste öka fasen med ~50 grader (enkel P-regulator räcker ej). Maximal fasavancering 6 Fasavancerande (lead) länk 7 D.v.s. placera argumentkurvans topp på den önskade skärfrekvensen. Ex. (forts.) Slutlig fasavancerande (lead) länk En lead länk ger alltså, - Ökad fas - Ändrad förstärkning Detta är en PD-regulator. (D-delen har en stabiliserande verkan!) 8 Ex. Kretsförstärkningen för Flead(s)G(s) 9 Fasretarderande (lag) länk 10 1. Välj så att lågfrekvensförstärkningen blir den önskade. 2. Välj så att fasen inte sänks för mycket vid skärfrekvensen. Ser bra ut! Hur är det med det stationära felet? Ex. Slutlig lag-länk 11 Ex. Slutlig lead-lag-regulator 13 Ex. Ytterligare undersökning av vår regulator r e F(s) u G(s) 14 y -1 Stegsvar för det slutna systemet Regulatorsyntes med Bodediagram Bodediagram för det slutna systemet 1. Räcker det med en P-reg.? 2. Inför en lead-länk (PD) för att få tillräcklig snabbhet och stabilitetsmarginal 2a. Välj så tillräcklig fås (tänk på att lag-länken sänker fasen!) 2b. Välj så att fasökningen sker vid 2c. Välj K så att hamnar rätt 3. Om stationära felet är för stort, inför en lag-länk (PI). 3a. Välj så felkoefficienten blir tillräckligt liten. 3b. Välj för att undvika för stor fassänkning vid skärfrekvensen. 4. Rita Bodediagram för kretsförstärkningen och det slutna systemet. Kontrollera att samtliga krav i frekvensplanet är uppfyllda. 5. Rita stegsvar och kontrollera att samtliga krav i tidsplanet är uppfyllda. OBS: Det är inte ovanligt att man måste göra om sin syntes några gånger! Iterativ process!! Vad är reglerteknik? 15 NyTeknik Exempel på nyttan med reglerteknik, från NyTeknik. 䇿Reglerteknik är konsten att får saker att uppföra sig som man vill” 16 17 NyTeknik “Mjuka derivator” 18 Icke-minfassystem 20 “Hallsta använder 1,9 TWh per år. Det är lika mycket som Malmö stad inklusive alla industrier, eller 1 procent av Sveriges totala elförbrukning.” “Många gånger är det reglersystemen och tranmissionssystemen som är ineffektiva, inte motorerna i sig.” Tidsfördröjning 19 Icke-minfas! Intuitivt, eftersom en ren tidsfördröjning inte förändrar signalens form. Kraftig försämring av fasen, vilket vid återkoppling leder till minskad fasmarginal. “undersläng” i stegsvaret p.g.a. nollställe i höger halvplan. Några begrepp som får summera föreläsning 7 24 Lag-länk: Fasretarderande länk. Hjälper till att minska den första nollskilda felkoefficienten. Icke-minfassystem: Ett system som har nollställe(n) i höger halvplan kallas ett icke-minfassystem. Har typiskt en “undersläng䇿 i sina stegsvar. Processbrus: Det brus som påverkar processen (systemet). Mätbrus: Det brus som påverkar mätsignalen y. Bodes integralsats: Denna integral kan ses som ett mått på den totala känsligheten över samtliga frekvenser.