Számítógépes Folyamatirányítás

Az előadások a következő témára: "Számítógépes Folyamatirányítás"— Előadás másolata:

1 Számítógépes Folyamatirányítás
Automatizálási tanszék Számítógépes Folyamatirányítás 2015/16 őszi szemeszter

2 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.

3 5.1. Az analóg folyamatjelek mérése és előfeldolgozása
Az analóg folyamatjeleken elvégzendő műveletek: Mintavételezés Átkódolás Méréskorrekció Digitális szűrés Átszámítás fizikai értékre

4 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 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

6 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 ′

7 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

8 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

9 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

10 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

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

12 A digitális bemeneti jelek változásfigyelése
Ellenőrzések A digitális bemeneti jelek változásfigyelése x n − x n−1 − „Változás” szó Maszkok x n ha 1 „Változás” szó x n−1 x n Eredmény MASZKOK y n

13 Számítógépes Folyamatirányítás
Automatizálási tanszék Számítógépes Folyamatirányítás Köszönöm a figyelmet!