Zaawansowane metody sterowania kaskadowym układem zbiorników

pol Artykuł w języku polskim DOI: 10.14313/PAR_217/25

Piotr Bakun, Oskar Długoński, wyślij Robert Piotrowski Politechnika Gdańska, Wydział Elektrotechniki i Automatyki

Pobierz Artykuł

Streszczenie

W artykule analizowany jest układ trzech kaskadowo połączonych zbiorników z elementami wykonawczymi i pomiarowymi. Zadanie sterowania polega na takiej regulacji przepływem wody za pomocą pompy oraz stopniem otwarcia zaworów, aby jak najdokładniej i jak najszybciej osiągnąć zadaną wysokość słupa cieczy w każdym ze zbiorników. Zaprojektowano trzy układy regulacji poziomu wody w każdym ze zbiorników z wykorzystaniem algorytmów: klasycznego PI, wieloobszarowego i odpornego z modelem. Przeprowadzono analizę porównawczą opracowanych algorytmów sterowania dla stałej i zmiennej trajektorii zadanej. Badania wykonano w środowisku MATLAB/Simulink, komunikującym się z obiektem rzeczywistym za pomocą karty pomiarowej zainstalowanej w komputerze PC.

Słowa kluczowe

odporny układ regulacji z modelem, układ kaskadowy zbiorników, układ regulacji PI, wieloobszarowy układ regulacji

Advanced Control Systems of Cascade Tanks

Abstract

This paper considers cascade tanks with actuators and measuring elements. The control task is to regulate the pump flow and valve’s degree of opening for reach the desired height of the water in each tank as accurately and as quickly as possible. Three control systems of water level in each tank had been projected using: classic PI controller, multiregional controller and robust controller with model of the object. The comparative analysis of developed control system had been performed for constant and variant reference trajectory. Simulation tests were performed in MATLAB/Simulink environment, which communicates with the object using a data acquisition card installed in PC.

Keywords

cascade tanks, multiregional control system, PI control system, robust control system

Bibliografia

  1. Inteco, User Manual, [www.diee.unica.it/~pisano/3TankUserManual.pdf], 2013, dostęp z dnia 05.04.2015 r.
  2. Tomera M., Kasprowicz A., Zastosowanie regulatora neuronowego i rozmytego do sterowania poziomem wody w układzie kaskadowym dwóch zbiorników, Zeszyty Naukowe Akademii Marynarki Wojennej, Rok LIII, Nr 3 (190) 2012, 123–138.
  3. Tomera M., Kaczmarczyk A., Komputerowy układ sterowania poziomem wody w kaskadzie dwóch zbiorników. Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki, Nr 28/2010, 135–138.
  4. ASCO, Proportional solenoid valve posiflow. [www.asconumatics.eu/images/site/upload/_en/pdf1/00021gb.PDF], dostęp z dnia 05.04.2015 r.
  5. Gutenbaum J., Modelowanie matematyczne systemów, Pań- stwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1987.
  6. Åström K.J., Hägglund T., PID Controllers: Theory, Design and Tuning. 2nd Edition, Instrument Society of America, North Carolina 1995.
  7. Strojny R., Piotrowski R., Wieloobszarowy układ regulacji PI do sterowania prędkością obrotową samochodu z silnikiem spalinowym, „Pomiary Automatyka Robotyka”, 6/2013, 90–95.
  8. Brzózka J., Regulatory i układy automatyki, Wydawnictwo Mikom, Warszawa 2004.
  9. Skoczkowski S., Osypiuk R., Pietrusewicz K., Odporna regulacja PID o dwóch stopniach swobody. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2006.