Transcript Aut_7
Kompenzálás Az eredő szakasz GE(s) körfrekvencia függvénye alapján G(j) A()e j() A Bode diagram elemzése A Bode diagram népszerű, mert papír – ceruza módszerrel is elfogadható pontossággal és munkaráfordítással megvalósítható a kompenzáló tag méretezése. Méréssel felvett vagy mért értékekből identifikált esetben is alkalmazható. Meg kell állapítani, hogy az eredő szakasz arányos vagy integráló jellegű. Ez a fázismenetből lehetséges. Meg kell állapítani, hogy mennyire egymáshoz közeliek az eredő szakasz időállandói. Ez az amplitúdó menetből lehetséges. Önbeálló eredő szakasz PI kompenzálás Európai struktúra Önbeálló eredő szakasz A fázismenetből lehet meghatározni az önbeálló jelleget . (kellően alacsony körfrekvencián közel nulla a fázistolás ) Önbeálló jelleg esetén a PI a leggyakrabban alkalmazott kompenzáló struktúra, sok és/vagy egymáshoz közeli időállandó esetén PIDT1. A zárt szabályozási kör túllendülésre való hajlama az eredő szakasz időállandóink számától valamint egymástól való távolságától, és ezzel összefüggésben a G0(s) felnyitott hurok átviteli függvény fázistartalékától függ. A PI kompenzáló tag átviteli függvénye sTI 1 1 G C (s) G PI (s) K C 1 KC sTI sTI Két változó van. Első lépésben a vizsgálathoz legyen KC = 1, és TI = 1 rad/sec. s 1 G PI (s) s PIDT kompenzáló tag esetén be kell tartani a TI > 4TD és TD > 5T feltételt. A TI túl nagy értéke lassítja a szabályozási kört.. PI arányos, integráló tag Az ωI körfrekvencia tízszeres értékénél az amplitúdó átvitel közel 0, és a fázistolás -5,7° PI kompenzálás elve az eredő szakasz körfrekvencia függvényéhez illesztés esetén Válasszunk egy megfelelőnek tartott fázistartalékot! Ököl szabály. Több egymáshoz közeli időállandó esetén 90°> pm > 60°; Domináns időállandóval rendelkező szakasz esetén pm ~ 45° pm: phase margin, fázistartalék Az eredő szakasz fázismenetén meg kell keresni a választott fázistartalékhoz tartozó leendő ωC vágási körfrekvenciát. Ez a ps = pm + 5,7° - 180° fázistoláshoz tartozó körfrekvencia. ps: phase shift, fázistolás A KC értéket úgy kell megválasztani, hogy a leendő ωC vágási körfrekvenciánál legyen egységnyi a K0 hurokerősítés. A KC = 1 értékkel definiált g0 hurokátviteli függvény amplitúdó átvitelének reciprok értéke a leendő ωC vágási körfrekvencián lesz a tényleges KC. PI kompenzálás menete Ábrázolni kell a GE (j) Bode diagramját. Az eredő szakasz fázismenetén meg kell keresni a ps = pm + 5,7 - 180 fázistoláshoz tartozó körfrekvenciát. Ennek a körfrekvenciának a tizede az ωI, és az ωI reciprok értéke a TI. sTI 1 Ábrázolni kell a g0 G E ( j) Bode diagramját. sTI Ezen a g0 átviteli függvényen kell megkeresni a pm fázistartalékhoz tartozó körfrekvenciánál az amplitúdó erősítést Ennek az erősítésnek a reciprok értéke legyen a KC erősítés A mért értékekből identifikált LTI modell Az identifikált modellből látszik az önbeálló jelleg G E (s) 1.3 s4 42s3 198s2 154s 18 Ha ismert az egyenlet, akkor meghatározhatjuk az időállandóit is, de ezek általában már az idenfikálás során ismerté válnak. Miután viszonylag közel vannak egymáshoz a legkisebb pólusok legyen a pm ; 70o A keresendő fázistolás értéke: ps° ≈ pm+5.7-180 ≈ -104.3 A GE(s) Bode diagramja Látható, hogy a kerekítés megengedett, de legyen dokumentálva! A TI és a g0 meghatározása Az előbbi ábra alapján a 10wI = 0.4 rad/sec., így wI = 0.04 rad/sec. TI = 25 sec. A g0 hurokátviteli függvény: g 0 (s) 25s 1 1.3 25s s4 42s3 198s 2 154s 18 A g0 hurokátviteli függvény Bode diagramján meg kell keresni a pm = 70°-hoz tartozó kC hurokerősítést. A g0(s) Bode diagramja A kompenzáló tag erősítése átváltva KC = 47.9 Ellenőrzésképp G0(s) Bode diagramja A kerekítési pontatlansággal meg van az előírt fázistartalék. A zárt szabályozási kör átmeneti függvénye Az integrálási idő túl nagy. A módszer finom hangolást igényel. Integráló eredő szakasz PDT1 kompenzálás Európai struktúra Integráló eredő szakasz A fázismenetből lehet meghatározni az önbeálló jelleget . (kellően alacsony körfrekvencián közel -90° a fázistolás ) Integráló jelleg esetén a leggyakrabban alkalmazott kompenzáló struktúra a P és PDT1, esetleg PIDT1. A zárt szabályozási kör túllendülésre való hajlama az eredő szakasz időállandóink számától valamint egymástól való távolságától, és ezzel összefüggésben a G0(s) felnyitott hurok átviteli függvény fázistartalékától függ. A PDT1 kompenzáló tag átviteli függvénye sTD s(TD T) 1 G C (s) G PDT (s) K C 1 KC sT 1 sT 1 Három változó van. Első lépésben a vizsgálathoz legyen KC = 1, TD = 0.9 rad/sec, és T = 0.1 rad/sec. s 1 G PDT (s) 0.1s 1 PDT1 kompenzáló tag esetén be kell tartani a TD > 5T feltételt. PDT1 arányos, differenciáló tag A φmax fázistolás az AD differenciálási erősítéstől függ. Jelen példában AD = 9, és így φmax = 54.9°. PDT1 kompenzálás elve az eredő szakasz körfrekvencia függvényéhez illesztés esetén Válasszunk egy megfelelőnek tartott fázistartalékot! Ököl szabály. Több egymáshoz közeli időállandó esetén 90°> pm > 60°; Domináns időállandóval rendelkező szakasz esetén pm ~ 45° pm: phase margin, fázistartalék Az eredő szakasz fázismenetén meg kell keresni a választott fázistartalékhoz tartozó leendő ωC vágási körfrekvenciát. Ez a ps = pm - 54,9° - 180° fázistoláshoz tartozó körfrekvencia. ps: phase shift, fázistolás A KC értéket úgy kell megválasztani, hogy a leendő ωC vágási körfrekvenciánál legyen egységnyi a K0 hurokerősítés. A KC = 1 értékkel definiált g0 hurokátviteli függvény amplitúdó átvitelének reciprok értéke a leendő ωC vágási körfrekvencián lesz a tényleges KC. PDT1 kompenzálás menete Ábrázolni kell a GE (j) Bode diagramját. Az eredő szakasz fázismenetén meg kell keresni a ps = pm - φmax - 180 fázistoláshoz tartozó körfrekvenciát. Ha AD = 9 akkor ennek a körfrekvenciának a harmada az ωD, és háromszorosa az ωT . A reciprok értékeik a TD és a T. g0 s(TD T) 1 G E ( j) sT 1 Ábrázolni kell a Bode diagramját. Ezen a g0 átviteli függvényen kell megkeresni a pm fázistartalékhoz tartozó körfrekvenciánál az amplitúdó erősítést Ennek az erősítésnek a reciprok értéke legyen a KC erősítés A mért értékekből identifikált LTI modell Az identifikált modellből látszik az integráló jelleg G E (s) 1.3 s4 42s3 190s2 127s Ha ismert az egyenlet, akkor meghatározhatjuk az időállandóit is, de ezek általában már az idenfikálás során ismerté válnak. Miután viszonylag közel vannak egymáshoz a legkisebb pólusok legyen a pm ; 65o A keresendő fázistolás értéke: ps° ≈ pm-φmax-180 ≈ ps° ≈ 65 – 54.9 -180 = -169.9 A GE(s) Bode diagramja (max ) D T Fontos! A konkrét adatok az AD = 9 érték mellett érvényesek. A TI és a g0 meghatározása Az előbbi ábra alapján a wD = 0.47 rad/sec. és wT = 4.2 rad/sec. és így TD = 2.1 sec., és T = 0.24 sec. A g0 hurokátviteli függvény: 2.1s 1 1.3 g0 (s) 0.24s 1 s4 42s3 190s2 127s A g0 hurokátviteli függvény Bode diagramján meg kell keresni a pm = 65°-hoz tartozó kC hurokerősítést. A g0(s) Bode diagramja A kompenzáló tag erősítése átváltva KC = 92.3 A zárt szabályozási kör átmeneti függvénye Kivételesen nem igényel további hangolást.