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

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

Obecné informace

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

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

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

Manual

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

Důležité vztahy

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

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

Literatura

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