Automatyka procesów ciągłych
Skrypt opracowany na potrzeby studiów zaocznych, dlatego omawiane zagadnienia
sformułowano w sposób syntetyczny.
Zawiera materiał do początkowego nauczania w zakresie automatyki procesów
ciągłych.
Problemy teoretyczne ilustrowane są przykładami obliczeniowymi, przy czym
przedstawiono możliwości rozwiązań nie tylko tradycyjnymi metodami analitycznymi, lecz
także z wykorzystaniem odpowiednich metod komputerowych.
Zawartość skryptu jest zgodna z programem nauczania podstaw automatyki na studiach
stacjonarnych i niestacjonarnych oraz podyplomowych na Wydziale Mechatroniki Politechniki
Warszawskiej.
Przedmowa
1. WPROWADZENIE
1.1. Pojęcia podstawowe
1.2. Sygnały w układach automatyki
1.3. Klasyfikacja układów automatycznej regulacji (UAR)
2. WYBRANE ZAGADNIENIA MATEMATYKI WYKORZYSTYWANE DO OPISU LINIOWYCH UKŁADÓW
AUTOMATYKI
2.1. Przekształcenie Laplace’a
2.2. Zastosowanie przekształcenia Laplace’a do rozwiązywania liniowych zwyczajnych
równań różniczkowych o stałych współczynnikach. Rozkład transformaty na ułamki
proste
2.3. Linearyzacja równań nieliniowych
3. METODY MATEMATYCZNEGO OPISU WŁAŚCIWOŚCI LINIOWYCH ELEMENTÓW I UKŁADÓW
AUTOMATYKI
3.1. Równanie dynamiki
3.2. Transmitancja operatorowa
3.3. Charakterystyka statyczna i charakterystyki dynamiczne
3.3.1. Charakterystyka statyczna
3.3.2. Charakterystyki dynamiczne
3.4. Charakterystyki częstotliwościowe. Transmitancja widmowa
3.5. Doświadczalne wyznaczanie charakterystyk częstotliwościowych
3.6. Charakterystyki częstotliwościowe szeregowego połączenia elementów
4. SCHEMATY BLOKOWE. ALGEBRA SCHEMATÓW BLOKOWYCH
5. LINIOWE CZŁONY DYNAMICZNE
5.1. Człony podstawowe (elementarne)
5.1.1. Człon proporcjonalny
5.1.2. Człon inercyjny
5.1.3. Człon całkujący
5.1.4. Człon różniczkujący idealny
5.1.5. Człon różniczkujący rzeczywisty
5.1.6. Człon oscylacyjny
5.1.7. Człon opóźniający
5.2. Człony korekcyjne (korektory)
5.2.1. Idealny człon proporcjonalno-różniczkujący
5.2.2. Korektor dodatniofazowy
5.2.3. Korektor ujemnofazowy
5.3. Człony nieminimalnofazowe
5.4. Elementy wielowejściowe
6. ZASTOSOWANIE METODY SCHEMATÓW BLOKOWYCH DO ANALIZY WŁAŚCIWOŚCI UKŁADÓW
AUTOMATYKI
7. OBIEKTY REGULACJI
7.1. Analiza właściwości przykładowych obiektów regulacji
7.2. Klasyfi kacja obiektów regulacji
7.3. Metody tworzenia matematycznego opisu właściwości obiektów regulacji
7.3.1 Modele matematyczne wykorzystywane do opisu statycznych obiektów regulacji
7.3.2. Modele matematyczne wykorzystywane do opisu astatycznych obiektów regulacji
7.3.3. Eksperymentalne wyznaczanie charakterystyk czasowych obiektów regulacji
7.3.4. Wyznaczanie parametrów modeli obiektów regulacji na podstawie charakterystyk
częstotliwościowych obiektów
8. REGULATORY
8.1. Miejsce i rola regulatora w układzie regulacji
8.2. Klasyfikacja regulatorów
8.3. Matematyczny opis regulatorów PID o działaniu ciągłym
8.3.1. Algorytm P
8.3.2. Algorytm I
8.3.3. Algorytm PI
8.3.4. Idealny i rzeczywisty algorytm PD
8.3.5. Idealny algorytm PID
8.3.6. Rzeczywisty algorytm PID
8.4. Regulatory o niekonwencjonalnych algorytmach regulacji
8.4.1. Regulator predykcyjny (PIR)
8.4.2. Nieliniowe algorytmy PID NL z progresją nastaw
8.4.3. Regulator z algorytmem feedforward
8.4.4. Regulator PID Fuzzy Logic
8.5. Techniczna realizacja regulatorów PID. Regulatory mikroprocesorowe
8.6. Doświadczalna identyfi kacja nastaw regulatorów PID
9. STABILNOŚĆ LINIOWYCH UKŁADÓW REGULACJI
9.1. Ogólne warunki stabilności liniowych układów regulacji
9.2. Kryterium Hurwitza
9.3. Kryterium stabilności Nyquista. Zapasy stabilności
9.4. Analiza wpływu algorytmu regulatora i jego nastaw na stabilność układu regulacji
9.5. Porównanie kryteriów stabilności
10. JAKOŚĆ LINIOWYCH UKŁADÓW AUTOMATYCZNEJ REGULACJI
10.1. Dokładność statyczna
10.2. Jakość dynamiczna
10.2.1. Wskaźniki przebiegu przejściowego
10.2.2. Częstotliwościowy wskaźnik regulacji
10.2.3. Pasmo przenoszenia i moduł rezonansowy
10.2.4. Całkowe wskaźniki jakości regulacji
11. DOBÓR RODZAJU, ALGORYTMU I NASTAW REGULATORA
11.1. Zalecenia dotyczące doboru rodzaju i algorytmu regulatora
11.2. Dobór nastaw regulatorów o działaniu ciągłym
11.2.1. Metoda Zieglera-Nicholsa
11.2.2. Metoda Pessena
11.2.3. Metoda Hassena i Offereissena
11.2.4. Metoda Cohena-Coona
11.2.5. Metoda Äströma-Hagglunda
11.2.6. Tabelaryczny dobór nastaw
11.3. Dobór nastaw regulatorów mikroprocesorowych i sterowników PLC o wyjściu
ciągłym
11.4 Samostrojenie i adaptacja
11.4.1. Metoda odpowiedzi skokowej
11.4.2. Metoda cyklu granicznego
12. STRUKTURY JEDNOWYMIAROWYCH UKŁADÓW REGULACJI
12.1. Struktura kaskadowa
12.2. Struktura zamknięto-otwarta
12.3. Układ regulacji stosunku
12.4. Układ regulacji stosunku o strukturze kaskadowej
12.5. Układ regulacji z korekcją dynamiczną
12.6. Struktura selekcyjna – układ regulacji z wybierakiem sygnałów
13. OPIS LINIOWYCH STACJONARNYCH UKŁADÓW DYNAMICZNYCH Z WYKORZYSTANIEM
WSPÓŁRZĘDNYCH STANU
13.1. Porównanie modelu układu w postaci transmitancji z modelem wykorzystującym
współrzędne stanu
13.2. Tworzenie opisu jednowymiarowych układów dynamicznych z wykorzystaniem
współrzędnych stanu na podstawie równania dynamiki lub transmitancji operatorowej
13.3. Formułowanie opisu układów dynamicznych z wykorzystaniem współrzędnych stanu
14. REGULACJA DWU- I TRÓJSTAWNA
14.1. Regulacja dwustawna
14.2. Regulacja dwustawna z korekcją przez podział mocy
14.3. Regulacja dwustawna z korekcją przez sprzężenie zwrotne
14.4. Regulacja trójstawna – regulatory trójstawne
14.5. Regulatory mikroprocesorowe dwustawne (regulatory 2P) i trójstawne (regulatory 3P)
15. UKŁADY NIELINIOWE
15.1. Nieliniowości w układach dynamicznych
15.2. Stabilność układów nieliniowych
15.3. Metoda płaszczyzny fazowej
15.4. Metoda funkcji opisującej
16. SYMBOLE I OZNACZENIA NA SCHEMATACH FUNKCJONALNYCH UKŁADÓW REGULACJI
17. OPIS ŚRODOWISKA MATLAB/SIMULINK STOSOWANEGO DO SYMULACJI ELEMENTÓW I
UKŁADÓW REGULACJI
17.1. Opis środowiska MATLAB
17.1.1. Uruchomienie programu
17.1.2. Modele dynamiczne w programie MATLAB
17.1.3. Podstawowe funkcje grafi czne programu MATLAB
17.2. Opis środowiska SIMULINK
17.2.1. Uruchamianie programu
17.2.2. Defi niowanie modelu w środowisku SIMULINK
17.2.3. Symulacja rozwiązania w dziedzinie czasu
17.2.4. Analiza wyników symulacji
Bibliografia
424 strony, oprawa miękka
