Számítógépes Folyamatirányítás Automatizálási tanszék Számítógépes Folyamatirányítás 2015/16 őszi szemeszter

Felügyelői irányítás - algoritmusok A számítógépes folyamatirányítás algoritmusai Felügyelői irányítás - algoritmusok Folyamatirányító algoritmusok: folyamatváltozók, a kezelő által megadott adatok, a kezelő számára szolgáltatott adatok. Szükséges: az irányítási cél konkrétan, részletesen és egyértelműen megfogalmazva; az irányított folyamat statikus és dinamikus tulajdonságait leíró modell, ennek hiányában a folyamatváltozó halmazokhoz rendelt beavatkozási stratégiahalmazok; a technológiai, energia stb. korlátozások; a folyamat által meghatározott, vagy megkívánt veszélyelhárítási stratégia; az algoritmus realizálása (programozása) során figyelembe veendő számítástechnikai korlátozások (futási idő, memória kapacitás, válaszidő stb.); a folyamatváltozók és a beavatkozó jelek száma, változási tartománya, határértékei. Periodikus és nem periodikus feladatok megoldására használhatók. Folyamatváltozó: a folyamat állapotát leíró, vagy működését meghatározó analóg ill. digitális változó. mért változó: a számítógép egyetlen folyamatbemenet leolvasása alapján határozza meg; számított változó: két vagy több bemeneti érték alapján képezi a számítógép. irányított változó: értékének nagyságát a számítógép befolyásolja.

5.1. Az analóg folyamatjelek mérése és előfeldolgozása Az analóg folyamatjeleken elvégzendő műveletek: Mintavételezés Átkódolás Méréskorrekció Digitális szűrés Átszámítás fizikai értékre

5.1. Az analóg folyamatjelek mérése és előfeldolgozása Mintavételezés Shannon mintavételezési törvény 𝑓 𝑡 > 2𝑓 ℎ áramló mennyiség tömegárama: 1 sec nyomás: 5 sec folyadékszint tartályban: 5 sec hőmérséklet: 20 sec összetételi változók (koncentráció, pH, stb.): 20 sec

5.1. Az analóg folyamatjelek mérése és előfeldolgozása Átkódolás Egy kódrendszer valamely kódszavának egy másik kódrendszer megfelelő szavára való konverziója. Digitális jel Redundancia megszüntetése Analóg jel A processzor számábrázolásához kell igazítani A/D-ről leolvasott számok kettes komplemens kódba való konvertálása Fixpontos  lebegőpontos konverzió

5.1. Az analóg folyamatjelek mérése és előfeldolgozása Méréskorrekció A referenciafeltételektől eltérő, üzemi körülmények közti működtetésből eredő rendszeres hiba kiküszöbölése. 𝑦=𝑎𝑥 𝑦 ′ = 𝑎 ′ 𝑥+𝑏 𝑦 0 =𝑎 𝑥 0 𝑦 0 ′ = 𝑎 ′ 𝑥 0 +𝑏 𝑦 0 =𝑎 𝑦 0 ′ −𝑏 𝑎 ′

Elsőrendű exponenciális szűrő Az analóg folyamatjelek mérése és előfeldolgozása Digitális szűrés Elsőrendű exponenciális szűrő 𝑇 𝑦 𝑡 +𝑦 𝑡 =𝑥(𝑡) 𝑦 𝑛 : aktuális szűrt minta 𝑥 𝑛 : aktuális szűretlen minta T: a szűrő időállandója 𝜏: mintavételi idő 𝑇 𝑦 𝑛 − 𝑦 𝑛−1 𝜏 + 𝑦 𝑛 = 𝑥 𝑛 𝑦 𝑛 = 𝜏 𝑇+𝜏 𝑥 𝑛 + 𝑇 𝑇+𝜏 𝑦 𝑛−1 Átlagoló szűrő 𝑦 𝑛 = 1 𝑁 𝑖=0 𝑁−1 𝑥 𝑛−𝑖 , 𝑁≥2

Átszámítás fizikai értékekre Az analóg folyamatjelek mérése és előfeldolgozása Átszámítás fizikai értékekre 𝐹− 𝐹 𝑎 𝐹 𝑓 − 𝐹 𝑎 = 𝐷− 𝐷 𝑎 𝐷 𝑓 − 𝐷 𝑎 𝐹= 𝐹 𝑓 − 𝐹 𝑎 𝐷 𝑓 − 𝐷 𝑎 𝐷− 𝐷 𝑎 + 𝐹 𝑎

Idő szerinti differenciálás Számított folyamatváltozók képzése Idő szerinti differenciálás Kétpontos formula dx(t) dt 𝑡= 𝑡 𝑛 ≈ x n − x n−1 τ Négypontos formula dx(t) dt t= t n ≈ x n − x n−3 3τ + x n−1 − x n−2 τ 2 = x n +3 x n−1 −3 x n−2 − x n−3 6τ

Idő szerinti integrálás Számított folyamatváltozók képzése Idő szerinti integrálás Téglányszabály I n = 0 t n x t dt≈ i=1 n x i τ I n = I n−1 + x n 𝜏 Trapéz-szabály I n = 0 t n x t dt≈ i=1 n x i−1 + x i 2 τ I n = I n−1 + x n−1 + x n 2 𝜏

Határérték-vizsgálatok Ellenőrzések Határérték-vizsgálatok Statikus határérték Dinamikus határérték Normál üzemi határérték Vészhatárérték Hihetőségi határérték

A digitális bemeneti jelek változásfigyelése Ellenőrzések A digitális bemeneti jelek változásfigyelése x n − 00011010 x n−1 − 01010011 „Változás” szó - 01001001 Maszkok 00000001 00000010 00000100 00001000 00010000 00100000 01000000 10000000 x n ha 1 „Változás” szó x n−1 x n Eredmény MASZKOK y n

Számítógépes Folyamatirányítás Automatizálási tanszék Számítógépes Folyamatirányítás Köszönöm a figyelmet!