Instytut Politechniczny Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Instytut Politechniczny
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa
Diagnostyka techniczna w automatyce
Laboratorium nr 7
Projektowanie systemu diagnostycznego dla układu dwóch zbiorników
Prowadzący: mgr inż. Marcel Luzar
Cele ćwiczenia:
Celem podstawowym jest zapoznanie się z podstawowymi metodami diagnostyki
uszkodzeń dla rzeczywistego urządzenia i związanymi z tym problemami.
1. Układ dwóch zbiorników
Laboratoryjny układ dwóch zbiorników składa sie z jednej pompy dostarczającej ciecz do
pierwszego zbiornika, który jest połączony z kolejnym zbiornikiem. Zadaniem sterowania jest
utrzymanie określonego poziomu cieczy w zbiornikach. Układ pozwala na symulacje
uszkodzeń za pomocą zaworów jak i wprowadzenie opóźnienia w dostarczaniu cieczy do
pierwszego zbiornika. Układ posiada jedno wejście sterujące przepływem pompy, oraz
czujniki umożliwiającego odczyt poziomu w obu zbiornikach jak i przepływ przez pompę.
Sterowanie układem możliwe jest w trybie ręcznym, przez komputer za pomocą
oprogramowania Matlab Simulink, badz przez sygnały zewnętrzne, uzyskane np. z
sterownika PLC.
2. Program ćwiczenia
1. Należy zapoznać sie z stanowiskiem dwóch zbiorników. Jakie wartości maja sygnały
wejściowe, a jakie sygnały wyjściowe?
2. Należy zaproponować optymalne sterowanie układem laboratoryjnym. Jak dobrane
zostały wartości PID?
3. Należy zaplanować eksperyment mający służyć do pobrania danych w celu zbudowania
modelu. W jaki sposób zebrać dane, czy w otwartej pętli czy z wykorzystaniem regulatora
PID?
4. Należy przeprowadzić eksperyment pobierający dane identyfikacyjne.
5. Należy przeprowadzić eksperyment pobierający dane weryfikacyjne (inny zestaw sygnałów
wejściowych).
6. Wykorzystując zebrane dane należy zbudować model w przestrzeni stanów opisujący
zachowanie sie układu dwóch zbiorników. Zaleca się wykorzystanie w tym celu polecenia
ident z środowiska Matlab.
7. Zweryfikować otrzymany model na danych weryfikacyjnych.
8. Co można powiedzieć o otrzymanym modelu, czy jest stabilny, obserwowalny,
kontrolowalny?
9. Dokonać weryfikacji otrzymanego modelu na obiekcie rzeczywistym, w przypadku
wyraźnych odstępstw należy rozważyć ponowne zebranie danych itp.
10. Zidentyfikować możliwe uszkodzenia i ich klasy dla badanego obiektu. Które z uszkodzeń
będą krytyczne?
11. Wykorzystując model zbudowany na poprzednim ćwiczeniu należy zaprojektować system
diagnostyczny oparty na wykorzystaniu obserwatora.
12. Zweryfikować działanie układu z wykorzystaniem modelu.
13. Zweryfikować działanie systemu diagnostycznego z modelem rzeczywistym, ale bez
uszkodzeń. Czy istnieje problem fałszywych alarmów, jak jemu zapobiec?
14. Zweryfikować działanie systemu diagnostycznego z modelem rzeczywistym symulując
sprzętowo, bądź programowo określone uszkodzenia. Czy następuje ich wykrycie i czy
możliwa jest lokalizacja uszkodzeń?
15. Wykonać obszerne sprawozdanie z przeprowadzonych badań.
3. Literatura
1. Witczak M., Sterowanie i wizualizacja systemów. Zeszyty naukowe Automatyki i
Robotyki PWSZ w Głogowie
2. Diagnostyka procesów. Modele, metody sztucznej inteligencji, zastosowania. Red:
Korbicz J., Koscielny J.M., Kowalczuk Z., Cholewa W. - Wydawnictwo NaukowoTechniczne, Warszawa, 2002.
3. Koscielny J.M.: Diagnostyka zautomatyzowanych procesów przemysłowych. Akademicka
Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa, 2001.
4. Pieczynski A.: Komputerowe systemy diagnostyczne procesów przemysłowych. Wydawnictwo Politechniki Zielonogórskiej, Zielona Góra, 1999.
5. Pieczynski A.: Reprezentacja wiedzy w diagnostycznych systemach ekspertowych.
- Lubuskie Towarzystwo Naukowe, Zielona Góra, 2003.
6. Piegat A.: Modelowanie i sterowanie rozmyte. - Akademicka Oficyna Wydawnicza
EXIT, Warszawa, 1999.
7. Rutkowska D.: Inteligentne systemy obliczeniowe, Algorytmy genetyczne i sieci
neuronowe