UTP UPRAVLJANJE U REALNOM VREMENU PREDAVANJA On line

UTP UPRAVLJANJE U REALNOM VREMENU • PREDAVANJA: On line - Moodle • Laboratorijske vežbe: laboratorija 102 • Predmetni nastavnik: dr Vera Petrović kabinet 006 vera. petrovic@viser. edu. rs 3/12/2021

UTP UPRAVLJANJE U REALNOM VREMENU 1. Uvod 2. Servo sistem 3. Identifikacija objekata i sistema upravljanja 4. Projektovanje SAU 5. Industrijske komponente SAU 6. Upravljanje sistemima koji se sreću u praksi 3/12/2021

UTP 1. Uvod Upravljanje je dejstvo na sistem ili u sistemu usmereno na postizanje određenog cilja. Ručno upravljanje je upravljanje koje zahteva direktno ili indirektno delovanje čoveka na izvršni uređaj. Prateće upravljanje je upravljanje sa povratnom spregom čiji je cilj merenje upravljane veličine tako da ona prati zadatu veličinu. Programsko upravljanje je upravljanje koje se izvršava prema programu koji propisuje dejstva na sistem samo kao funkciju vremena. Sekvencijalno upravljanje je upravljanje koje se izvršava prema redosledu programa koji određuje dejstvo na sistem po unapred određenom redosledu. Pri tome neka dejstva zavise od izvršenja prethodnih dejstava ili od ispunjenja određenih uslova. 3/12/2021

UTP Upravljanje sa povratnom spregom je ono upravljanje koje, u prisustvu smetnji, teži da smanji razliku između izlaza sistema i zadatog ulaza. Pri tome, ovde se radi o nepredvidivim smetnjama budući da je poznate smetnje uvek moguće kompenzovati. 3/12/2021

UTP Povratna sprega – Merenje izlaza objekta upravljanja i njegovo vraćanje na ulaz sistema u regulator sa ciljem da se redukuje i dostigne zadata vrednost zove se “zatvaranje konture”. Sistem u otvorenom nema povratne sprege. Obično se koristi negativna povratna sprega za stabilizaciju sistema. Ponekad, za pojačanja u konturi koristi se pozitivna povratna sprega, ali to vodi sistem u nestabilno stanje. Signal povratne sprege bitan je za sisteme automatskog upravljanja (SAU) i od njegove tačnosti zavisi tačnost održavanja izlazne veličine na zadatoj vrednosti. 3/12/2021

UTP Sistem upravljanja sa povratnom spregom je sistem koji teži da održava zahtevani odnos između izlaza i zadatog ulaza međusobno ih upoređujući koristeći njihovu razliku za upravljanje. Ovi sistemi se protežu i na sisteme kao što su ekonomski i biološki sistemi. Sistem je skup međusobno zavisnih elemenata obrazovan radi postizanja određenog cilja posredstvom izvršavanja određenih funkcija. 3/12/2021

UTP • Automatski sistem regulacije je sistem upravljanja sa povratnom spregom koji održava tekuću vrednost izlazne veličine na željenoj vrednosti uz prisustvo smetnji. (Kućni sistem grejanja) 3/12/2021

UTP • Smetnja je uticaj na proces ili upravljanje koji u opštem slučaju nije predvidiv osim na statički način. Sistem upravljanja kompenzuje takvu smetnju bilo njenim direktnim merenjem ili detektovanjem njenog uticaja na izlaz sistema redukujući njene efekte regulatorom ili aktuatorom. 3/12/2021

UTP • Aktuator je izvršni organ mehaničkog tipa. Izvršni mehanizam se obično sastoji iz mehaničkog uređaja kojim se menja upravljačka veličina i pogonskog uređaja koji mogu, ali ne moraju, biti izvedeni kao jedinstvena konstrukcijska celina. Ulaz u aktuator je signal iz regulatora, a izlaz pokreće izvršni organ. 3/12/2021

UTP • Izvršni organ je element direktne grane SAU kojim se neposredno menja izvršna veličina. Izvršni organ menja tok energije ili materijala kroz objekat upravljanja u cilju dostizanja određenih radnih stanja. 3/12/2021

UTP • Proces je progresivna neprekidna operacija koja sadrži niz kontrolisanih delovanja ili kretanja usmerenih sistemski prema određenom rezultatu ili kraju. Svaka opercija koja treba da bude upravljana predstavlja će proces. • Proces je skup postupaka fizičkog ili hemijskog pretvaranja ili niza takvih pretvaranja. • Transport materijala ili energije kao i prenos informacija mogu se razmatrati kao proces. 3/12/2021

UTP • Procesno upravljanje je automatsko upravljanje koje se primanjuje za upravljanje tehnoloških procesa u procesnoj industriji. Upravljane varijable su najčešće temperatura, pritisak, protok, diferencijalni pritisak, p. H vrednost, koncentracija, nivo tečnosti, linearni pomak. . . 3/12/2021

UTP 2. Servo sistemi • Servo sistem je SAU sa zatvorenom petljom kod koga je izlaz neka od mehaničkih veličina (ugao zakreta, pomak, brzina vrtnje, ubrzanje. . . ) • Servo sistem obezbeđuje tri povratne veze: Ø Pozicionu Ø Brzinsku Ø Strujnu 3/12/2021

UTP Povratna sprega koja vraća informaciju po poziciji – poziciona povratna sprega Ø Poziciona povratna sprega služi za ugaono pozicioniranje motora Ø Izlazna veličina iz pozicione petlje jeste brzinska komanda Ø Poziciona petlja dobija informacije o poziciji sa enkodera PD P G M TG 3/12/2021 R

UTP Povratna sprega koja vraća informaciju o brzini okretanja – brzinska povratna sprega Ø Brzinska povratna sprega služi za kontrolu brzine oktetaja motora Ø Izlazna veličina iz brzinske petlje jeste strujna komanda Ø Brzinska petlja dobija informaciju o brzini sa enkodera 3/12/2021

UTP Povratna veza koja vraća informaciju o struji – strujna povratna veza Ø Strujna sprega kontroliše komandnu struju servo motora Poziciona komanda + - Merač devijacije Pozicioni Brzinski Strujni pojačavač + Kp Kv Dekoder brzine + Ki - M Strujna povratna veza Poziciona Brzinska povratna sprega 3/12/2021 Motor E Enkoder

UTP 3/12/2021

UTP Podela servo sistema: I Prema matematičkom modelu (opisu) II Prema obliku izlazne veličine III Prema iznosu u stacionarnom stanju IV Prema snazi na izlazu V Prema izvršnom elementu 3/12/2021

UTP I Prema matematičkom modelu (opisu): 1. Linearni (ne postoje realni) 2. Linearizovani 3. Nelinearni 3/12/2021

UTP II Prema obliku izlazne veličine: 1. Aperiodski 2. Oscilatorni 3/12/2021

UTP III Prema iznosu u stacionarnom stanju: 1. Statički (stepen astatizma (br. Integratora u otvorenom krugu) =0) 2. Astatički (stepen astatizma =1, 2, 3) 3/12/2021

UTP IV Prema snazi na izlazu: • SS male snage (P< 300 W); uglavnom naizmenični • SS srednje snage (0, 3 <P< 5 KW); isključivo jednosmerni • SS velikih snaga (5 KW < P<50 KW); isključivo jednosmerni • SS vrlo velikih snaga (P>50 KW); isključivo jednosmerni 3/12/2021

UTP V Prema izvršnom elementu: • Jednosmerni • Naizmenični 3/12/2021

UTP 3. Identifikacija objekata i sistema upravljanja • Identifikacija objekta upravljanja ili sistema upravljanja znači rešavanje problema izgradnje matematičkog modela dinamičkih sistema bazirano na razmatranjima podataka o i iz sistema. • Modeli mogu biti više ili manje formalne prirode, ali njihova osnovna karakteristika je da oni omogućavaju da se opservacije o njima organizuju i strukturiraju u neki skup podataka u vidu parametara ili stanja sistema. • Cilj je da se iznesu osnovne metode i alati identifikacije objekta / procesa upravljanja kako bi se objekat upravljanja identifikovao (struktura, parametri, varijable stanja. . . ), a za potrebe projektovanja SAU. 3/12/2021

UTP • Kada se identifikuje objekat upravljanja, njemu se pridružuju odgovarajući senzori i merni pretvarači varijabli stanja i smetnji i biraju se odgovarajući izvršni organi i aktuatori za promenu upravljanih veličina. • Upravljačka struktura se onda projektuje i sintetizira tako da se zadovolje odredžene tehničke specifikacije i funkcionalne karakteristike. 3/12/2021

UTP • Jednom kada se identifikuje objekat uoravljanja odaberu se senzori i aktuatori, jedini stepen slobode koji ostaje da se poprave performanse SAU, je na upravljačkoj strukturi ili regulatoru. • Na PID tipu regulatora ti parametri su Pojačanje P Integralno vreme I Derivativno vreme D 3/12/2021

UTP • Cilj identifikacije je odrediti model sistema i vrednosti parametara modela dinamičkog sistema. 3/12/2021

UTP • METODE IDENTIFIKACIJE: 1. a) U vremenskoj domeni b) U frekventnoj domeni 2. a) Parametarske b) Neparametarske 3/12/2021

UTP 3. Determinističke (stohastičke ili statističke) 4. On line (u realnom vremenu) Off line ( van realnog vremena) 3/12/2021

UTP • Metode u vremenskoj domeni Generator signala Sistem Model n(t) + šum + y. M y Poređenje Promena parametara Gausov pristup: Proces identifikacije: 3/12/2021 Najverovatnija vrednost parametara jeste – SREDNJA KVADRATNA GREŠKA MINIMALANA

UTP • Metode u frekventnoj domeni Furijeovo filtriranje G Ucos ωt E N E R cos ωt A T sin ωt O R 3/12/2021 . n(t) Sistem . y X R X I

UTP 3/12/2021

UTP 4. Projektovanje SAU • Od SAU zahteva se da ostvare željeno (zadano) delovanje pri svesnom pomeranju željene veličine i pri nepredviđenom delovanju poremećaja (smetnje), čiji se intenzitet nalazi u dozvoljenim granicama. • Zakon i vrsta upravljanja zavise od koncepta upravljanja objektom upravljanja, ali se u krajnjoj liniji problem svodi na određivanje (projektovanje) upravljačkog sistema koji će u spoju sa objektom upravljanja osigurati željeno ponašanje 3/12/2021

UTP • ANALIZA I SINTEZA SAU • Pod analizom SAU podrazumeva se postupak s kojim se određuju njegove bitne karakteristike ponašanja. • Analizom se dolazi do odgovarajućih zaključaka u pogledu ponašanja sistema u stacionarnom i prelaznom režimu, te se na taj način utvrđuje da li je dinamičko ponašanje zadovoljavajuće ili ne. 3/12/2021

UTP • Pod sintezom (ili projektovanjem) SAU podrazumeva se postupak ostvarivanja takvih dinamičkih i statičkih karakteristika sistema, koje pri zadatim ograničenjima na najbolji mogući način odgovaraju postavljenim zahtevima. • Uvek se teži da se postavljeni cilj kod sinteze realizuje na najjednostavniji način. 3/12/2021

UTP 5. Industrijske komponente SAU Industrijski senzori: § Fotoelektrični senzori § Smart senzori § Senzori za vizuelno prepoznavanje § Blizinski prekidači § Senzori nivoa § Obrtni enkoderi § Cam pozicioneri § Senzori priziska i temperature 3/12/2021

UTP Industrijske komponente: § Granični prekidači § Releji § Vremenski releji § Digitalni brojači § Panel indikatori § Temperaturni kontroleri § Izvori napajanja § Kontaktori 3/12/2021

UTP Sigurnosni proizvodi: § Sigurnosni senzori § Sigurnosni releji § Sigurnosni prekidači § Sigurnosni tasteri § Standardi i zaštite 3/12/2021

UTP Procesna automatizacija: § Servo sistemi § Frekventni regulatori § Programabilni terminali § Identifikacioni sistemi § Programabilni kontroleri 3/12/2021