Løsning til eksamen i IA3112 Automatiseringsteknikk

Like dokumenter
Løsning til eksamen i EK3112 Automatiseringsteknikk for elkraft

Løsningsforslag til sluttprøven i emne IA3112 Automatiseringsteknikk

EKSAMENSOPPGAVE. Høgskolen i Telemark. EMNE: IA3112 Automatiseringsteknikk. EMNEANSVARLIG: Finn Haugen (tlf ). EKSAMENSTID: 5 timer

Løsning til eksamen i IA3112 Automatiseringsteknikk ved Høgskolen i Sørøst- Norge

Løsning til eksamen i IA3112 Automatiseringsteknikk ved Høgskolen i Sørøst- Norge

Løsning til eksamen i EK3114 Automatisering og vannkraftregulering ved Høgskolen i Sørøst-Norge

Løsning til sluttprøve i IA3112 Automatiseringsteknikk ved Høgskolen i Telemark

Løsningsforslag til sluttprøven i emne EK3114 Automatisering og vannkraftregulering

EKSAMENSOPPGAVE. Høgskolen i Telemark. EMNE: EK3112 Automatiseringsteknikk for elkraft. EMNEANSVARLIG: Finn Haugen (tlf ).

SLUTTPRØVE. EMNEANSVARLIG: Finn Aakre Haugen. Tlf Epost: Antall sider: 14 (medregnet denne forsiden)

Løsning til eksamen i IA3112 Automatiseringsteknikk

EKSAMENSFORSIDE Skriftlig eksamen med tilsyn

Løsning til sluttprøve i EK3114 Automatisering og vannkraftregulering ved Høgskolen i Telemark

Spørretime / Oppsummering

Reguleringsstrukturer

EKSAMENSFORSIDE Skriftlig eksamen med tilsyn

Reguleringsteknikk. Finn Aakre Haugen. 16. juni 2014

Eksperimentell innstilling av PID-regulator

SLUTTPRØVE. EMNEANSVARLIG: Finn Aakre Haugen. Tlf Epost: Antall sider: 15 (medregnet denne forsiden)

EMAR2101 Reguleringssystemer 1: Løsning til øving 3

Løsning til eksamen i EE4107 Kybernetikk- videregående

Løsningforslag til eksamen i emnet MAS107 Reguleringsteknikk holdt torsdag 31. mai 2007

SLUTTPRØVE. Høgskolen i Telemark. EMNE: IA3112 Automatiseringsteknikk. EMNEANSVARLIG: Finn Aakre Haugen (tlf ). TID: 5 timer

Foroverkopling. Kapittel Innledning

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

EKSAMENSFORSIDE Skriftlig eksamen med tilsyn

Finn Haugen. Oppgaver i reguleringsteknikk 1. Nevn 5 variable som du vet eller antar kan være gjenstand for regulering i industrianlegg.

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Slik skal du tune dine PID-regulatorer

EMAR2101 Reguleringssystemer 1: Øving 3

EKSAMENSFORSIDE Skriftlig eksamen med tilsyn

EDT211T-A Reguleringsteknikk PC øving 5: Løsningsforslag

Høgskoleni østfold EKSAMEN. Emnekode: Emne: ITD30005 Industriell IT. Dato: Eksamenstid: kl til kl. 1300

Formelliste til boken Reguleringsteknikk

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

AVDELING FOR INGENIØRUTDANNING EKSAMENSOPPGAVE

Eksamensoppgave i TELE2001 Reguleringsteknikk

Inst. for elektrofag og fornybar energi

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

EKSAMENSFORSIDE Skriftlig eksamen med tilsyn

Øving 6, løsningsforslag

Eksperimentell innstilling av PID-regulator

KYBERNETIKKLABORATORIET. FAG: Kybernetikk DATO: OPPG. NR.: R134 TEMPERATURREGULERING

Løsningsforslag oppgavene (Øving 5)

Emnekode: Faglig veileder: Veslemøy Tyssø Bjørn Ena~bretsen. Gruppe(r): I Dato: Alle skrevne og trykte hjelpemidler, skrivesaker og kalkulator

Emnekode: LO 358E. OYAo~~ Alle skrevne og trykte hjelpemidler, skrivesaker og kalkulator

Sammenlikningav simuleringsverktøyfor reguleringsteknikk

Eksamen i SEKY3322 Kybernetikk 3

NB! Vedlegg 2 skal benyttes i forbindelse med oppgave 3a), og vedlegges besvarelsen.

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Høgskolen i Østfold Avdeling for informasjonsteknologi. Fag ITD Industriell IT. Laboppgave 2. Del 1. Temperatur-regulering

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG

AVDELING FOR INGENIØRUTDANNING EKSAMENSOPPGAVE

Eksamen i MIK130, Systemidentifikasjon

EKSAMEN. Ta med utregninger i besvarelsen for å vise hvordan du har kommet fram til svaret.

Inst. for elektrofag og fornybar energi

Emnekode: sa 318E. Pensumlitteratur ( se liste nedenfor), fysiske tabeller, skrivesaker og kalkulator

c;'1 høgskolen i oslo

Del 1. Linearisering av dynamisk modell

Finn Haugen. Reguleringsteknikk. 100 NOK techteach.no/shop. TechTeach. techteach.no

Artikkelserien Reguleringsteknikk

Emnenavn: Industriell IT. Eksamenstid: 4 timer. Faglærer: Robert Roppestad

Fagnr: SO318E. Veslemøy Tyssø Eksamenstid, I fra - til: Eksamensoppgaven består av Tillatte hjelpemidler: Antall oppgaver: 5

Systemidentifikasjon Oppgaver

NTNU Fakultet for teknologi

SLUTTPRØVE. Høgskolen i Telemark. EMNE: EK3114 Automatisering og vannkraftregulering. EMNEANSVARLIG: Finn Aakre Haugen (tlf ).

Program for elektro- og datateknikk

SLUTTPRØVE (Teller 60% av sluttkarakteren)

Modellbasert regulering: Foroverkopling

Løsningsforslag til eksamen i TELE 2008A Styresystemer og reguleringsteknikk 26/ s.1 av 16

AVDELING FOR INGENIØRUTDANNING EKSAMENSOPPGAVE

48 Praktisk reguleringsteknikk

UNIVERSITETET I OSLO

Program for elektro- og datateknikk

Systemidentifikasjon Oppgaver

Språkform: Bokmål Navn: Truls Gundersen, Energi og Prosessteknikk Tlf.: (direkte) / (mobil) / (sekretær)

Tips! OMRON ELECTRONICS NORWAY AS

Eksamen i MIK130, Systemidentifikasjon

ù [rad/sek] h O [db] o o o o o o o o o o o

1 Tidsdiskret PID-regulering

Del 1. Skisse av reguleringsteknisk system

EKSAMEN. Ta med utregninger i besvarelsen for å vise hvordan du har kommet fram til svaret.

EKSAMEN Styring av romfartøy Fagkode: STE 6122

Mindstorm, robot- og reguleringskurs

Eksamensoppgave i TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

EKSAMEN. Tre A4-ark (seks sider) med egne notater. "ikke-kommuniserende" kalkulator.

Inst. for elektrofag og fornybar energi

Utledning av Skogestads PID-regler

Løsningsforslag til EKSAMEN

GRUPPE 1 Beskrivelse av siloanlegget Anlegget består av en silo som kan skal påfylles med tørrstoff. Siloen har en sylinderpåvirket ventil som styrer

Control Engineering. State-space Models. Hans-Petter Halvorsen

Del 1. Standard overføringsfunksjoner (25%)

Simuleringsnotat. Prosjekt i emnet «Styresystemer og reguleringsteknikk» Gruppe 6. av Stian Venseth og Kim Joar Øverås

EKSAMENSOPPGAVE I FAG TKP 4105

EKSAMEN I INNEMILJØ: STE-6068 ABMST 1292 og ABMVA ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler tillatt.

So303e Kyb 2: Løsning til øving 11

Oppgave 1.1. Den første er en klassiker. Studer figur A4.1 i vedlegg 1. Finn overføringsfunksjonen ved hjelp av manuelle, grafiske metoder.

Transkript:

Høgskolen i Telemark/Finn Haugen (finn.haugen@hit.no). Løsning til eksamen i IA32 Automatiseringsteknikk Eksamensdato: 8. desember 203. Varighet 5 timer. Vekt i sluttkarakteren: 00%. Hjelpemidler: Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler. Kalkulator ikke tillatt. Formler og instrumenteringssymboler var oppgitt i vedlegg til oppgavesettet.. (5%) Den matematiske modellen baseres på massebalanse for flismengden i tanken. Massen av flis er Massetilførselen er Masseutførselen er. Massebalansen blir da = () ( ) = ( ) = ( ) (2) ( ) = ( ) ( ) (3) = ( ) ( ) (4) som gir ( ) = [ ( ) ( )] (5) Endringsraten, dvs., har enhet [m/min]. 2. (5%) GM = 9/3 = 3, som er en akseptabel verdi. PM = (5/40) 360 grader = 45 grader, som er en akseptabel verdi. 3. (0%) Se figur. 4. (5%) Laplace-transformasjon av den gitte differensiallikningen (setter initialverdien for og for lik null): 2 ( ) = ( ) ( ) ( ) (6) som gir ( ) = 2 ( ) (7) + {z + } ( ) ( ) er transferfunksjonen fra til.

V- PC Gass PT LT Føde V-2 T- Damp Produkt CT CC LC V-3 Figur : 5. (5%) Vi antar at nivået (egentlig: nivåmålingen) i utgangspunktet er lik settpunktet, og at nivået så øker noe. For å få nivået ned til settpunktet igjen, må innstrømningen reduseres, hvilket oppnås med økt ventilstyresignal. Situasjonen er da opp-opp, og regulatoren skal derfor ha direktevirkning. 6. (5%) Vi setter inn for og løser så mht. pådraget: ( ) = ( ) p ( ) ( ) (8) som er foroverkoplingsfunksjonen. Alle størrelsene på høyre side av likn. (8) må ha kjente verdier for at foroverkoplingsfunksjonen skal være implementerbar. vil selvsagt være kjent. Fra kan beregnes. Forstyrrelsen må være kjent fra måling eller på annen måte. Parametrene, og må ha kjente verdier. 2

7. (5%) Bruker Ziegler-Nichols metode: Kritisk regulatorforsterkning er =og periodetiden er =2min, hvilket gir =0 45 =0 45 =0 45 (9) = 2 min = =0min (0) 2 2 8. (5%) Målefeilen er 0,% URL = 0,% 2,2 tonn/h = 2,2 kg/h. 9. Nøyaktigheten til en sensor bestemmes med kalibrering (men den kan også påvirkes av justering av sensorens måleomfang). (a) (5%) Flytting av temperatursensoren fra posisjon til 2 medfører at tidsforsinkelsen i prosessen og dermed i reguleringssløyfa øker, hvilket gjør at reguleringssystemets stabilitet blir dårligere. (b) (5%) Redusert væskestrøm medfører at tidsforsinkelsen i prosessen og dermed i reguleringssløyfa øker, samt at forsterkningen i prosessen og dermed i reguleringssløyfa øker. Både økning av tidsforsinkelse og økning av forsterkning bidrar til at reguleringssystemets stabilitet blir dårligere. 0. (5%) PI-regulatoren stilles inn under antakelse av at prosessdynamikken er integrator med tidsforsinkelse. Tidsforsinkelsen er =5s. Integralforsterkningen er 20 % s = 0 % =2s () Skogestads formler gir, med de vanlige antakelsene = og =2, = ( + ) = 2 = 2 2 s =0 05 (2) 5 s = ( + ) =4 =4 5 s =20s (3). (0%) Prinsippet for PID-regulering med gain scheduling er at PID-innstillingen justeres (automatisk) som en funksjon av en prosessmåling, kalt GS-variabelen, som antas å representere prosessens dynamiske egenskaper til enhver tid, se figur 2. Blokken Justering av PID-parametre i figuren kan utføre interpolering i en tabell som inneholder et sett av brukbare PID-parameterverdier for forskjellige verdier av GS-variabelen. Disse PID-parametrene vil være 3

PID-parametre Justering av PIDparametre GS-variabel Settpunkt PIDregulator Prosess med varierende dynamiske egenskaper Filter Sensor Figur 2: funnet med en eller annen egnet PID-innstillingsmetode, f.eks. Skogestads metode, eller med en auto-tuner. Et eksempel på en anvendelse er temperaturregulering av en væsketank der væskestrømmen gjennom tanken varierer, se figur 3. Det kan vises at når væskestrømmen varierer, endres prosessens dynamiske egenskaper, f.eks. prosessforsterkningen. Målt væskestrøm kan derfor brukes som GS-variabel for justering av temperaturregulatorens innstilling. 2. (5%) Skriver den gitte prosessmodellen, ( ) = 2 ( )+5 ( ), på standardformen ( ) = ( ) ( ) slik at forsterkningen og tidskonstanten kan leses av direkte: 0 5 ( ) = {z} {z} 2 5 ( ) ( ) (4) 3. (5%) Figur 4 viser strukturen av et kaskadereguleringssystem. Sekundærsløyfa kompenserer raskt for forstyrrelsen før forstyrrelsen slår ut på prosessens primærvariabel ( ). Dermed oppnås en mer effektiv forstyrrelseskompensering sammenliknet med enkeltsløyferegulering. 4. (5%) Temperatur : Termoelement. Motstandstermometer. Væskestrøm (-flow): Elektromagnetisk. Termisk. Coriolis. Ultralyd (doppler). Måleblende. Vortex. (Her er det angitt seks sensortyper, men det er tilstrekkelig å angi to.) 4

Figur 3: Nivå: Ultralyd. dp-celle (for måling av nivåavhengig hydrostatisk trykk). 5. (5%) Løsningen er vist bakerst i dette dokumentet. 5

Forstyrrelse Sekundær prosessvariabel Primærregulatoregulator Prosess Sekundær- d (master) (slave) y,sp e u =y 2,SP u y 2 y R R 2 P 2 P Merk sammenkoplingen av settpunkt og pådrag! Sekundærsløyfe y 2m Vanligvis: P2 = aktuator S 2 Sensor Primær prosessvariabel Primærsløyfe y m S Sensor Figur 4: 6

Løsningsforslag til oppgave 5 (sekvensiell styring) SFC-diagram:

Starttrinn med FBD:

Starttrinn med LAD: