Vznášení L1

From DCEwiki
Jump to: navigation, search
Hlavní stránka Laboratorní modely Vyučované předměty Vybavení Historie Správce laboratoře Pro studenty Odkazy

Model Vznášení L1 představuje jednoduchý systém s jedním vstupem a několika výstupy, který demonstruje pneumatickou dopravu materiálu. Byl zkonstruován a popsán Ing. Michalem Kutilem v jeho diplomové práci k výuce a testování řídicích algoritmů s připojením k automatu PLC-5 firmy Rockwell Automation. Po rekonstrukci laboratoře model znovu nainstaloval Ing. Pavel Guba v rámci své závěrečné práce a nahradil automat novějším typem ControlLogix od stejné firmy. Fotografie modelu je na obr. 1.

Schéma a konstrukce modelu[edit]

Model tvoří vertikálně umístěná plastová trubka, do níž je ze spoda ventilátorem vháněn proud vzduchu. Ten nadnáší lehký předmět, kterým je v současné době hnědý plastový kelímek. Poloha předmětu je měřena spojitě laserovým snímačem a diskrétně reflexními snímači, které detekují přítomnost objektu na jejich úrovni. Pro návrh pokročilejších regulátorů je měřen rozdíl mezi atmosférickým tlakem a tlakem v trubce. Celkové schéma modelu je na obr. 2.

Informace pro studenty[edit]

Obecné informace[edit]

Model je možné ovládat ručně nebo vzdáleně. Výběr režimu je volen pomocí panelu (obr. 3) ve spodní části modelu s možnostmi PC, PLC a Manual. Na panelu se také nachází tlačitko pro nouzové odpojení napájení.

PC[edit]

Pro připojení modelu k PC je použita multifunkční měřící karta MF614. Model servomechanismu se řídí v programu Matlab/ Simulink s Real Time Toolboxem, kde jsou všechny veličiny převedeny na bezrozměrná čísla obvykle v intervalu (-1, +1).

PLC[edit]

Model je připojen k automatu ControlLogix, kterým je možné v případě potřeby nastavit přepínač do stavu PLC.

Manual[edit]

V tomto režimu je možné na modelu ovládat osvětlení a potenciometrem nastavovat napětí na ventilátoru.

Důležité vztahy[edit]

Při popisu systému vycházíme z následujících rovnic:

\frac{\mathrm{d}v(t)}{\mathrm{d}t}=\frac{KS}{m}p(t)-\frac{B}{m}v(t)-g,     (1)

\frac{\mathrm{d}x(t)}{\mathrm{d}t}=v(t),     (2)

\frac{\mathrm{d}\omega(t)}{\mathrm{d}t}=-\frac{b}{J}\omega(t)+\frac{K_T}{RJ}u(t),     (3)

kde v(t) [m s-1] je rychlost předmětu, x(t) [m] je poloha předmětu, p(t) [Pa] je tlak ve spodní části trubky, u(t) [V] je napětí na ventilátoru, ω(t) [rad s-1] jsou otáčky ventilátoru, K [-] je konstanta tvaru předmětu, S [m2] je průřez tělesa, m [kg] je hmotnost předmětu, B [kg s-1] je odporová konstanta, g [m m s-2] je gravitační zrychlení, b [kg m2 s-1] je konstanta tření motoru, J [kg m2] je moment setrvačnosti motoru, KT [kg m2 s-1] je konstanta motoru, R [Ω] je elektrický odpor vinutí motoru.

Volba vstupních a výstupních veličin systému[edit]

Jako vstupní veličinu volíme vstupní napětí ventilátoru u(t), výstupní veličinou je poloha předmětu x(t).

Literatura[edit]

1. KUTIL, Michal. Řízení modelu s využitím internetu. Praha, 2004. 80 s. Diplomová práce. ČVUT, Fakulta elektrotechnická, 2004

2. GUBA, Pavel. Řízení a vizualizace modelu vznášení. Praha, 2004. 63 s. Diplomová práce. ČVUT, Fakulta elektrotechnická, 2010

3. BUNDIL Lukáš. Webová podpora výuky v laboratoři Allen-Bradley. Praha, 2011. 47 s. Bakalářská práce. ČVUT, Fakulta elektrotechnická, 2011