Εισαγωγή στο Εργαστήριο Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου Ι

Παρουσίαση με θέμα: "Εισαγωγή στο Εργαστήριο Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου Ι"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Εισαγωγή στο Εργαστήριο Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου Ι
A.Ε.Ι. ΠΕΙΡΑΙΑ T.T. ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ Τ.Ε. Εισαγωγή στο Εργαστήριο Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου Ι

2 Αντικείμενο του Εργαστηρίου Σ.Α.Ε. Ι
Η μελέτη της μεταβατικής συμπεριφοράς ενός δυναμικού συστήματος, που την χαρακτηρίζει «κίνηση» (μεταβολή ως προς το χρόνο) και γι’ αυτό το λόγο περιγράφεται με διαφορική εξίσωση: Σύστημα Είσοδος Έξοδος Η μεταβατική (δυναμική) συμπεριφορά, αφορά την πρώτη φάση εκκίνησης του συστήματος μέχρι να φτάσει στη μόνιμη κατάσταση.

3 Η λογική της εξομοίωσης (simulation)
Εξομοίωση ενός συστήματος ονομάζεται η διαδικασία υπολογισμού ενός μαθηματικού ή ηλεκτρονικού ανάλογου προς το σύστημα. Μαθηματικό ομοίωμα ενός φυσικού συστήματος ονομάζουμε τη μαθηματική σχέση που συνδέει τα μεγέθη ενός συστήματος και εκφράζει κατά προσέγγιση τη συμπεριφορά εισόδου-εξόδου. Αναλογικό ομοίωμα (analog diagram) ενός φυσικού συστήματος ονομάζουμε το αναλογικό εκείνο σύστημα που διαθέτει το ίδιο μαθηματικό ομοίωμα με αυτό του φυσικού συστήματος.

4 Χρήσιμη η θεωρία, αλλά... ► Είναι αναγκαία η εξομοίωση για τη μελέτη πραγματικών συστημάτων; ► Χρειάζεται μαθηματική υποδομή για τη μελέτη και τον έλεγχο συστημάτων; ► Η απάντηση ίσως να μην είναι προφανής. ► Για να το ξεκαθαρίσουμε, ας ασχοληθούμε με ένα «πραγματικό πρόβλημα»...

5 Ένα πραγματικό πρόβλημα:
Έλεγχος θέσης αυτόματης πόρτας αποθήκης εμπορευμάτων, ανάλογα με το ύψος του διερχόμενου οχήματος Πολλές εταιρείες παρέχουν τέτοιου είδους υπηρεσίες Για τον αυτοματιστή που εργάζεται στην ανάδοχο εταιρία και θα αναλάβει την κατασκευή, το πρόβλημα είναι πολύ πραγματικό!!!

6 Προδιαγραφές Επιθυμητή είσοδος: Ύψος οχήματος ho
Σύστημα: Η πόρτα Ελεγκτής: Ο κινητήρας Συγκριτής: Ηλεκτρικό κύκλωμα διαφοράς Μορφοτροπείς: Μετατροπή ύψους σε τάση (είτε με γραμμικό ροοστάτη, είτε με διατεταγμένα φωτοκύτταρα, είτε με υπέρηχους) h ho

7 Εξομοίωση του συστήματος
Διάγραμμα βαθμίδων Στοιχεία του συστήματος Η πόρτα αποτελεί μηχανικό σύστημα με κατά προσέγγιση ευθύγραμμη κίνηση προς τα επάνω (η ροπή του κινητήρα μετατρέπεται σε κατακόρυφη δύναμη). Μη μηδενική τριβή και αμελητέα ελαστικότητα. Μηχανικό Ισοδύναμο Πόρτας Μηχανικό Ισοδύναμο Κινητήρα Εξίσωση: F = K(u0-u)

8 Δυναμική συμπεριφορά συστήματος
Όπως υπολογίζεται από τη μαθηματική εξομοίωση Χαρακτηριστικές παράμετροι: e0: Μόνιμο Σφάλμα (απόκλιση) Εκφράζει τη μόνιμη διαφορά από την επιθυμητή θέση. TS: Χρόνος Αποκατάστασης (τελική θέση της πόρτας) Εκφράζει την ταχύτητα με την οποία κλείνει η πόρτα και εξαρτάται από τους συντελεστές Μ, Β, G, του συστήματος και το συντελεστή Κ του ελεγκτή.

9 Άλλες εφαρμογές των Σ.Α.Ε.
Αυτόματοι τόρνοι

10 Και «άλλες» εφαρμογές των Σ.Α.Ε. !!!
Ελεγχόμενη Θερμοπυρηνική Σύντηξη

11 Σκοπός του εργαστηρίου
Εξομοίωση φυσικών συστημάτων στον αναλογικό υπολογιστή Το φυσικό σύστημα και το αναλογικό ομοίωμα (πρέπει να) περιγράφονται από την ίδια διαφορική εξίσωση (μαθηματικό ομοίωμα)

12 Αναλογικά στοιχεία Έχοντας βρει το μαθηματικό ομοίωμα του φυσικού συστήματος που εξετάζουμε, μπορούμε να συνθέσουμε το αναλογικό ομοίωμα, εφόσον διαθέτουμε αναλογικά στοιχεία ικανά να εξομοιώσουν τις στοιχειώδεις μαθηματικές πράξεις

13 Ο αναλογικός υπολογιστής

14 Ο δικτυακός τόπος του Εργαστηρίου: http://auto-hsae.teipir.gr