Zadania

Katedra Inżynierii Systemów Sterowania
Sterowniki Programowalne Sem. V, AiR
Laboratorium nr 7 - prosta regulacja adaptacyjna w PLC
Cel laboratorium:
Ilustracja możliwości rozszerzania możliwości regulacji z wykorzystaniem PLC
poza ofertę producentów przez proces implementacji zaawansowanych metod
regulacji danych w postaci równań różnicowych.
Zadania
Opracowali:
dr inż. Jarosław Tarnawski
Data:
październik, 2016 r.
Zadanie 1 - wybór środowiska implementacji
Do realizacji zadania implementacji regulatora adaptacyjnego w środowisku
"pętlowym" można wybrać: PLC, SoftPLC, InTouch i jego skrypty, Matlab.
Rekomendowanym środowiskiem jest PLC z językiem ST. Bardzo wygodnym
rozwiązaniem jest skorzystanie z InToucha gdyż zapewnia on możliwość zbudowania
interfejsu użytkownika z możliwością prezentacji przebiegów czasowych zmiennych i
łatwą możliwością zadawania sygnałów wejściowych/zadanych a jednocześnie
wykonuje skryty w pętli podobnie jak PLC swoje cykle.
Zadanie 2 - budowa modelu obiektu
Zaimplementuj
obiekt
sterowania
dany
przez
równanie
różnicowe
y(t )  ay(t  1)  bu(t  1) z okresem próbkowania T=100 ms. Jak zapewnić
wykonywanie cyklu PLC ze stałym krokiem?
Nadaj warunki początkowe: a(0)  0.9; b(0)  0.1; y(0)  0;
Zapewnij
możliwość
0.5  a  1.2; 0  b  2 Zaprojektuj
możliwość zadawania sygnału sterującego. Zaprojektuj możliwości obserwacji
przebiegów sygnałów zarówno w formie wykresu jak i wartości chwilowej w formie
wyświetlacza cyfrowego u = #.###; y = #.###;
Który z parametrów obiektu odpowiada za stabilność obiektu? Od czego zależy stała
czasowa obiektu? Jakie jest wzmocnienie w stanie ustalonym? Jak dodać opóźnienie
w tym obiekcie?
zadawania
wartości
parametrów
w
zakresie
Zadanie 3 - estymator parametrów
Zbuduj rekursywny estymator on-line parametrów modelu obiektu za pomocą metody
gradientowej lub metody najmniejszych kwadratów.
Zaprezentuj na wspólnym wykresie (innym niż y,u) wielkości a, b, aˆ , bˆ , oraz podaj
wartości tych sygnałów na wyświetlaczach cyfrowych.
Jaki jest wpływ parametrów ,  , na proces estymacji? Czy stały sygnał sterujący
jest właściwy z punktu widzenia otrzymania estymat zgodnych z wartościami
parametrów obiektu? Zainteresuj się terminem "persistent excitation".
Zadanie 4 - regulator adaptacyjny
Korzystając z otrzymanych w zadaniu 3 estymat parametrów modelu obiektu i zasady
równości arytmetycznej dokonaj syntezy regulatora adaptacyjnego.
Dokonuj zmian parametrów a, b obiektu i obserwuj sposób działania regulatora. Czy
udałoby się otrzymać podobne własności regulacji z regulatorem PID? Czy po
osiągnięciu stanu y  r następuje poprawa estymat? Przed czym koniecznie musimy
się zabezpieczyć przy takiej postaci regulatora?
Zadanie 5 - dyskusja zastosowanych uproszczeń
Co jest niezbędne do syntezy regulatora adaptacyjnego? Czy w przypadku posiadania
nieidealnego modelu można mówić o "właściwych" wartościach estymat? Czy zasada
równości arytmetycznej ma zastosowanie w przypadku innej struktury modelu i
obiektu?
Zadanie 6 - dyskusja nt realizacji zaawansowanych algorytmów sterowania w
PLC
Co jest cechą charakterystyczną implementacji w środowiskach pętlowych? Jakie są
ograniczenia PLC w realizacji zaawansowanych metod sterowania?
Zadanie 7 - co można, a czego na pewno nie można zaimplementować w PLC?
filtry cyfrowe? zadania optymalizacji? estymatory? obserwatory? MPC? wnioskowanie
statystyczne?