Øving 1 ITD Industriell IT

Transkript

1 Utlevert : uke 37 Innlevert : uke 39 (senest torsdag 29. sept) Avdeling for Informasjonsteknologi Høgskolen i Østfold Øving 1 ITD Industriell IT Øvingen skal utføres individuelt. Det forutsettes at alle har tilgang til Matlab (oppg 3 -> 10). Løs oppgavene og lag en dokumentasjon som viser hva du har gjort av utregninger, og resultatene fra Matlab. Besvarelsen sendes som pdf, word eller open-office til: robert.roppestad@hiof.no Oppgave 1. (Fra eksamen 2011.) En hermetikkfabrikk har en produksjonslinje for fiskeboller. Et transportbånd frakter boksene som produseres til et pakkeanlegg. En fotocelle som er montert ved transportbåndet registrerer hver boks som passerer. Systemet er konstruert slik at når en boks passerer fotocellen (bryter lyset), så gir den logisk 1 (sann). Når lyset ikke er brutt gir den logisk 0 (falsk). Produserte bokser samles opp i enden av transportbåndet, og når 5 bokser er produsert skal de skyves ved hjelp av et stempel inn i esker. Stempelet skyver boksene når det får logisk 1 (sann) som en kort puls fra logisk 0 til 1 og tilbake til 0 igjen. I tillegg benyttes en startbryter som gir logisk 1 (sann) når den er trykket. Den returnerer til logisk 0 (falsk) når den slippes, samt en tilsvarende stoppbryter som gir logisk 1 når den er trykket, og logisk 0 (falsk) når den er urørt. Transportbåndet vil gå når trans_b legges til logisk 1 (sann), og vil stoppe når trans_b leggs til logisk 0. Figur 4.1 viser en oversikt over inn og utganger som benyttes på PLS en. Startbryter Stoppbryter Fotocelle Stempel transportbånd inngang start_br stopp_br foto_c utgang stempel trans_b Tabell 4.1 som viser hvordan inn- og utganger er navngitt i PLS en Filnavn: ind_it_ov_1_2016.docx Dato: 13. sep. 16 Rev : RR

2 Øving 1. ITD Industriell IT 2 Lag et PLS-program med ladder eller funksjonsblokker som løser oppgaven gitt nedenfor. Forklar hvordan ditt program virker. (I denne oppgaven ser vi kun på en del av styringslogikken for å begrense omfanget av oppgaven). Oppgave som skal løses. Når startbryteren trykkes (startsignal) skal transportbåndet starte. Når en fiskebolleboks passeres fotocellen skal de telles med to tellere. Teller_1 skal når den kommer til 5 starte stempelet som skyver boksene ut. Samtidig skal telleren resettes, slik at den kan telle opp 5 nye bokser. Teller_2 skal være en akkumulerende teller som teller alle bokser som er produsert etter at startbryteren ble trykket. Den skal ha en Preset Value på Når det er produsert bokser skal teller_2 resettes. Når stoppbryteren blir trykket skal transportbåndet stoppe, og teller_2 skal resettes. Oppgave 2. Tegn et blokkskjema for et generelt reguleringssystem. Forklar kort hvilke blokker som inngår. Redegjør kort for hva som er hovedoppgavene til et reguleringssystem. Du skal lage et system for regulering av hastigheten på en bil. (Cruisekontroll). Forklar hvilke komponenter/moduler du vil trenge for å lage et slikt system. Tegn et blokkskjema som viser hvordan komponentene inngår. Forklar kort begrepene: Avvik Pådrag Tilstand Forstyrrelse C. Hvorfor benyttes pådragsorganer i en reguleringssløyfe? Nevn noen typiske pådragsorganer? D. Hvilke standardiserte signalverdier (strøm, spenning) benyttes i en reguleringssløyfe? E. Du skal lage et system som overvåker en pasient på et sykehus (eller hjemme for den saks skyld). Hva slags type informasjon kan det være interessant å måle/overvåke?

3 Øving 1. ITD Industriell IT 3 Oppgave 3. (Løses i Matlab) I løpet av 7 dager ble følgende gjennomsnittstemperaturer registrert. 14.2, 10.5, 8.8, 12.3, 19.5, 18.4, 24.5 Lag en rekkevektor med gitte verdier. Bruk plot-funksjonen til å plotte verdiene grafisk. Oppgave 4. Du skal nå lage en script-fil. Start opp editoren for script-filer. Du finner den under File -> New -> M-File Følgende skal utføres av script-fila: Det skal lages en rekkevektor x som skal inneholde verdier fra -5 til +5 med en punktavstand 0.1 Uttrykket y = x 2 + 4x - 1 skal beregnes for de gitte x-verdiene. y skal så plottes som funksjon av x: -> Bruk plot-funksjonen. -> plot(x,y) Når du har skrevet ferdig scriptet skal det lagres som funk_1.m på en katalog du selv bestemmer. Legg også inn kommentarer i scriptet (bruk % tegnet). Start scriptet fra kommandovinduet. Du må addere stien til katalog hvor du legger dine m-filer. Sjekk at scriptet virker. Legg rutenett (grid) på aksene i plottet før du kopierer det inn i din besvarelse. Prøv også om hjelp funksjonen; skriv help funk_1 og se om kommentarene blir skrevet ut. Oppgave 5. Gitt følgende integral: b y f ( x) dx a f(x) = 30x 3-8x 2 + 4x + 10 Beregn selv hva det korrekte svaret er når : a=0 b= 3 Bruk nå Matlab til å integrere uttrykket. Kommenter nøyaktigheten i svaret.

4 Øving 1. ITD Industriell IT 4 Oppgave 6. Benytte Matlab til å beregne Laplacetransformen til følgende signaler. y1(t) = (1- e -0.1t ) y2(t) = 10sin5t y3(t) = 1 e -4t sin10t Benytte Matlab til å beregne invers Laplacetransformen til følgende signaler. 1. Y1 (s) = 1/(s(s+2)) 2. Y2(s) = 5/(s(s s+1)) Plot y1(t) og y2(t) for t=[0,10] sekunder Oppgave 7. Et system kan beskrives med følgende differensialligning; 1. 20x 10x f ( t) f(t) = inngang x(t) = utgang Finn transferfunksjonen som beskriver systemet gitt i ligning 1. Forklar kort hva en transferfunksjon uttrykker/beskriver (på generell basis). Anta at f(t) er et enhetssprang ved t=0. Benytt Matlab til å teste sprangrespons på transferfunksjonen. Legg ved plottet. Oppgave 8. Gitt at du har en differensialligning som beskrevet nedenfor der y(t) er utgangen og x(t) er inngangen. Hva blir transferfunksjonen til dette systemet? Hva blir Y(s) gitt at x(t) er et enhetssprang? Bruk Matlab til å finne sprangresponsen til dette systemet.

5 Øving 1. ITD Industriell IT 5 Oppgave 9. Et første ordens lavpassfilter har følgende transferfunksjon; 1 H ( s) 1 5s Det påtrykkes et sprang på 1 Volt. Bruk Matlab til å beregne svaret (invers Laplace). Plott sprangresponsen med Matlab. (step-funksjonen) Plott frekvensresponsen til filteret? C. Det påtrykkes først et sinussignal med amplitude 1 Volt med frekvens 0.1 rad/s og deretter et sinussignal med frekvens 1.0 rad/s. Benytt frekvensresponsen fra oppgave 9B og finn hva forstrekningen og faseforskyvningen blir i de 2 tilfellene. Benytt nå Matlab til å finne responsen i de to tilfellene. Lag et plott som inneholder både inngangssignalet og responsen i de to tilfellene, slik at vi enkelt kan se hva som skjer mhp forsterkning og faseforskyvning. Tips!! Benytt lsim-funksjonen i Matlab. Dere må da selv lage de to innsignalene til lsim. Oppgave 10. Et fjæringssystem på en bil har følgende transferfunksjon; 10 H ( s) 2 s 0.8s 4 Beregn hva systemets poler er. Hvordan vil du klassifisere polene til systemet? Skisser hvordan du vil forvente at sprangresponsen blir? Benytt nå Matlab til å finne sprangresponsen og frekvensresponsen til systemet. Hva vil det si at et system har en resonansfrekvens? Har dette systemet en resonansfrekvens? Hvis Ja. Oppgi ved hvilken frekvens og hva forsterkningen er både i ren forsterkning og i d