Regolatori standard.

Slides:



Advertisements
Presentazioni simili
3. Le Trasformazioni Termodinamiche
Advertisements

PROCESSO DI CARICA E SCARICA DI UN CONDENSATORE
Il progetto dei regolatori
Caratteristiche del controllo a catena aperta: un esempio
In quanto il calore scambiato dipende dal in quanto il calore scambiato dipende dal nel seguito di questo corso indicheremo il calore infinitesimo scambiato.
Modulo 1 Unità didattica 2:
Controllo del Moto Controllo nello spazio dei giunti.
Tipologie di Controlli in Ambito Industriale
2° principio della dinamica
Catena per l’acquisizione dei dati analogici
La Cibernetica.
CONVERSIONE ANALOGICO-DIGITALE, A/D
CARATTERISTICHE DEI CONVERTITORI DIGITALI-ANALOGICI (DAC)
CONVERTITORI A/D ad ELEVATE PRESTAZIONI
INTRODUZIONE AI CONVERTITORI ANALOGICO-DIGITALI (ADC)
°ORDINE: risposta ad altri segnali semplici RAMPA
Energia e potenza nei circuiti elettrici
Essendo le materie scientifiche e tecniche la linfa
TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO
Tesina di AUTOMAZIONE INDUSTRIALE
ELEMENTI DI CINEMATICA
Dipartimento di Informatica e Sistemistica Alessandro DE CARLI Anno Accademico MOVIMENTAZIONE CONTROLLATA MODALITÀ DI CONTROLLO INNOVATIVE.
Introduzione ai PLC.
TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI ROMA LA SAPIENZA DIPARTIMENTO DI INFORMATICA E SISTEMISTICA MODEL BASED CONTROL ALESSANDRO DE CARLI ANNO ACCADEMICO
ELEMENTI DI DINAMICA DELLE STRUTTURE
Convertitore A/D e circuito S/H
OFFSET NELLA CARATTERISTICA DI TRASFERIMENTO DI UN TRASDUTTORE
Mantenimento dell’equilibrio tra produzione e utilizzazione in un sistema a rete Per mantenere l’equilibrio tra la produzione e l’utilizzazione si possono.
Parte I (introduzione) Taratura degli strumenti (cfr: UNI 4546) Si parla di taratura in regime statico se lo strumento verrà utilizzato soltanto per misurare.
Parte I (I Sensori) I sensori di velocità
Parte I (I Sensori) I sensori di movimento
Metodi numerici per equazioni differenziali ordinarie Laboratorio di Metodi Numerici a.a. 2008/2009.
Il rumore termico, definizione
Parametri di un motore passo-passo
L’AUTOMOBILE AD IDROGENO: IL MOTORE ELETTRICO PER LA TRAZIONE
Derivate Parziali di una Funzione di più Variabili
DISPOSITIVI SENSIBILI:
TRASDUTTORI E SENSORI.
REGOLATORI P I D UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI ROMA “LA SAPIENZA”
Dott. Ing. VINCENZO SURACI
Storia del controllo Sviluppi fondamentali della storia umana che hanno condizionato lo studio e lo sviluppo dei sistemi di controllo –Misura accurata.
GRANDEZZE ANALOGICHE E DIGITALI
Problema del controllo
INSTABILITA’ Partendo da un segnale U in uscita, facendo il giro dell’anello, si ritrova lo stesso segnale che si automantiene. Se GH>1 il segnale di.
Introduzione ai sistemi di controllo automatici
VELOCITA DI RISPOSTA E PRECISIONE 1° definizione La velocità di risposta di un sistema è la velocità con cui il transiente va a zero e rimane solamente.
Termodinamica G. Pugliese.
LE FORZE E IL MOVIMENTO.
Fabio Garufi - TAADF Tecniche automatiche di acquisizione dati Sensori Prima parte.
La corrente elettrica continua
TRASDUTTORI.
Presentazione Progetti L-B
COPPIE PARASSITE: ASINCRONE E SINCRONE
Controllo della velocità di un motore in corrente continua
Sistemi elettronici automatici
Sistema di controllo ON – OFF (1)
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PERUGIA Dipartimento di Ingegneria Industriale Prof. Francesco Castellani Corso di “Meccanica Applicata B”
FENOMENI OSCILLATORI Prof.ssa Silvia Martini
Strategie di controllo 1. Controllore in anello aperto 2. Controllore in anello chiuso ad azione P 3. Controllore in anello chiuso ad azione PI 4. Controllore.
Il Rocchetto di Ruhmkorff
Sistemi di controllo. Ing. G. Cisci Sistema Con il termine sistema si intendono un insieme di dispositivi interagenti tra loro, con lo scopo di.
Scegliendo, invece, una rappresentazione con variabili complesse si ottiene:
Cristian Secchi Tel Ingegneria e Tecnologie dei Sistemi di Controllo Laurea Specialistica in Ingegneria.
FILTRI NUMERICI. Introduzione Nel campo nei segnali (analogici o digitali), un sistema lineare tempo-invariante è in grado di effettuare una discriminazione.
CHORUS EFFECT Sviluppo di Software per l’Acquisizione e l’Elaborazione in Tempo Reale di Segnali su Processori DSP. Università degli Studi del Sannio.
PLL - phase-locked loop Circuito elettrico ampiamente utilizzato nell'elettronica per le telecomunicazioni. Permette di creare un segnale la cui fase ha.
Regolatori PID.
Regolatori PID.
Transcript della presentazione:

Regolatori standard

Regolatori standard In generale questi regolatori sono composti dalla rete correttrice e da un amplificatore

I regolatori standard sono di 5 tipi: 1.      Controllo ON-OFF 2.      Controllo proporzionale 3.      Controllo proporzionale + integrale (PI) 4.      Controllo proporzionale + derivativo (PD) 5.  Controllo proporzionale + integrale + derivativo (PID)

Un esempio storico Fondamentale nel funzionamento del motore di Watt fu un regolatore automatico della velocità dell'albero motore che sfruttava la forza centrifuga (fly-ball governor)

Regolatore di Watt Ci vollero quasi cento anni perchè James Maxwell, lo scopritore delle leggi dell'elettromagnetismo,facesse la prima analisi matematica dei "governors" inclusi quelli in cui l'attrito era aumentato proporzionalmente alla velocità (moderators ). Ma fu solo verso  il 1930 che, motivati da applicazioni telefoniche, Blake, Bode e Nyquist  svilupparono le prime tecniche per l'analisi ed il progetto dei sistemi di regolazione automatica

Regolatore di Watt

Il regolatore di Watt (governor) faceva accelerare la macchina se rallentava per il troppo carico o la faceva rallentare dopo una accelerazione dovuta a diminuzione di carico. Se la velocità della macchina aumenta le due palline divaricano e, per mezzo di leve, fanno chiudere un po’ la valvola a farfalla. La quantità di vapore che giunge nel cilindro diminuisce e la macchina rallenta. Se la macchina ritarda succede esattamente il contrario. Il governor forniva anche i diagrammi di lavoro della macchina ed anche visivamente rendeva conto della velocità di operazione della medesima (più si sollevavano le palline, nel moto rotatorio che gli competeva, maggiore era la velocità della macchina). Il governor

Regolatore on off

Regolatore on off Questo regolatore può assumere solo 2 posizioni aperto o chiuso

On off La caratteristica del regolatore presenta un ciclo di isteresi ossia un’attivazione e una disattivazione posta in punti differenti S1 e S2.

I controllori ON/OFF presentano i seguenti parametri regolabili: • Set Point Imposta il valore desiderato della variabile controllata.   • Ampiezza del ciclo di isteresi Bisogna stabilire una fascia, intorno al Set Point, di valori tollerabili. Ciò che si imposta è il valore del differenziale D .

regolatore On off L'uscita di un sistema controllato con il metodo On-Off assumerà un andamento oscillatorio infinito; in pratica la variabile controllata assume il valore di set-point solo in intervalli infinitesimi.

regolatore On off La temperatura, perciò, oscillerà intorno al Set point Ciò fa si che la precisione risulti tanto maggiore quanto minore è il differenziale D.

regolatore On off Riducendo il differenziale D si migliora la precisione del controllo ma il regolatore si attiverà più spesso con conseguente usura dei dispositivi elettromecanici.

regolatore On off Sistemi ad elevata inerzia. l'amplificatore di potenza va nello stato di OFF ma la temperatura del liquido continua ad aumentare a causa dell'inerzia termica del riscaldatore.

PID

PID SINGLELOOP SINGLELOOP (vi è un segnale in entrata e uno in uscita) fisicamente si presenta come una scatola con un filo che porta la misura e un filo che porta all'uscita.

PID MULTILOOP MULTILOOP è un oggetto che ha più entrate, una per ogni loop. Si può pensare ad una grande scatola che contiene tanti regolatori e vi sono tante entrate e tante uscite quanti sono gli elementi contenuti. L'algoritmo viene applicato singolarmente , con un set di parametri specifici, ad ogni loop. Esso ha una sola CPU, la RAM può essere aggiunta e il costo è nettamente inferiore ad un singleloop. Il processore deve gestire più loop ed il numero dei cicli di clock si riduce; in caso di guasto perdo tutto, ovvero tutti i regolatori si guastano tutti insieme.

PID Vi sono poi i REGOLATORI VIRTUALI che sono incorporati nelle librerie (algoritmi) del software,

Data transfer between the PID control and I/O modules

Regolatore proporzionale Senza regolatore un sistema risponde molto lentamente, e potrebbe non raggiungere mai il valore desiderato; per questo motivo si inseriscono dei regolatori PID.

Regolatore proporzionale In un regolatore ad azione proporzionale il legame tra il segnale presente alla sua uscita m(t} ed il segnale differenza e(t) applicato al suo ingresso è espresso da una relazione del tipo: x(t)=Kp*e(t) Dove kp è un parametro costante caratteristico del regolatore e coincide con la funzione di trasferimento del regolatore

I parametri caratteristici sono: Campo proporzionale Banda di azione Banda proporzionale

La banda di proporzionalità (BP), definita come: BP= 100% / Kc  Essa rappresenta il valore % dell’ingresso che produce un incremento unitario sull’uscita.  Esempio: Un controllore con B = 25% sviluppa un incremento unitario dell’uscita in corrispondenza di un incremento di 0.25 dell’ingresso.

Esempi di risposte Nei sistemi Tipo 0 Permane un consistente errore

Tipo di un sistema Tipo 0 nessun polo origine Tipo 1 un polo nell’origine Tipo 2 due poli nell’origine

Nei sistemi Tipo 0 occorre intervenire con un riassetto manuale del riferimento per annullare l’errore a regime.  

Ma in presenza di una successiva variazione permanente del carico permane un errore (offset) sulla grandezza controllata

Sempre per sistemi di Tipo 0 il regolatore non è in grado di annullare completamente l’azione di un disturbo che farà variare la variabile controllata

Grafico di Bode Spostando verso l’alto il diagramma di Bode aumenta la posizione di cross over e il sistema diventa più veloce .

Lo svantaggio è che l’aumento della costante che ne deriva sul diagramma di Bode può portare all’instabilità del sistema perché il diagramma della Gol trasla verso l’alto

Per progettare un regolatore proporzionale si sceglie un valore di compromesso di kp in modo di avere il sistema con buone caratteristiche di velocità ma stabile.

Un altro svantaggio del regolatore proporzionale nel caso di un piccolo disturbo esso non corregge completamente l’errore (Nei sistemi di Tipo 0).

Riassumendo, utilizzando un controllore esclusivamente proporzionale (P) si produce una differenza (offset) tra il valore richiesto e quello effettivamente ottenuto. Tale differenza può essere ridotta aumentando il guadagno del controllore. Tuttavia, se il processo da controllare possiede coppie di poli c.c., l’aumento del coefficiente proporzionale è accompagnato da un corrispondente aumento delle oscillazioni generate a seguito di rapidi transitori.

Si noti che per KP =10 si riduce l’effetto dell’offset, ma la risposta al transitorio è caratterizzata da forti oscillazioni.