Питања и задаци на предмету
МС5ДП2, Дигитално управљање кретањем (управљање брзином и
позицијом)
Питања и задаци на предмету
МС5ДПП, Дигитално управљање претварачима и погонима (управљање
напоном, ИШМ, струјом, моментом, флуксом)
Питања
и задаци на
предмету ОГ4ДПП, Дигитално
управљање
претварачима
и погонима
(управљање напоном, ИШМ, струјом, моментом, флуксом)
Објаснити
појаву валовитости
струје која
се јавља у погонима
са ТТИ и
моторима за
наизменичну
струју. Скицирати
облик струје.
Проценити
упрошћеним
прорачуном
амплитуду струјне
валовитости.
Зашто се периода
одабирања
дигиталног
(дискретног)
струјног регулатора
одређује тако
да буде једнака
периоди комутација
у ТТИ? Објаснити
какви се проблеми
јављају у
процесу одабирања
(узорковања)
струје и како
се ови проблеми
могу превазићи.
Објаснити
на који начин
се може
остварити
коректно
одабирање
сигнала статорске
струје узимањем
вишеструких
одбирака у
једној периоди
одабирања (oversampling). Описати
принцип решења
као и практичну
имплементацију.
Навести пример
структуре
једног аналогно-дигиталног
конвертора
који је у довољној
мери аутоматизован
да описани
процес одабирања
може чинити полу-аутоматски.
(TI, Motorola, или dsPIC)
Написати
4 диференцијалне
једначине
које описују
електрични
подсистем асинхроног
мотора у синхроно
ротирајућем
координатном
систему. Објаснити
везе флукса
и струје, као
и везе фазних
величина и
величина у
синхроно ротирајућем
координатном
систему.
За
променљиве
стања електричног
подсистема
АМ узети роторски
флукс и статорску
струју у dq
координатном
систему. Извести
диференцијалне
једначине
које описују
напонску
равнотежу. Третирајући
промене роторског
флукса и
брзине обртања
као јако споре,
објаснити у
који облик
се трансформише
модел АМ и дискутовати
његову примереност
синтези регулатора
струје.
Монофазни
инвертор са
ширинском
модулацијом
напаја отпорно
индуктивно
оптерећење. Извести
диференцне
једначине
које повезују
командовану
ширину импулса
са поворком
одбирака
струје. Моделовати
процес мерења
и филтрирања
струје (oversampling). Моделовати
– дати диференцну
једначину –
ПИ регулатора.
Одредити карактеристични
полином у з
домену и објаснити
како је могуће
подесити појачања.
Сматати да
су сва израчунавања
у микроконтролеру
тренутна
(без кашњења).
Одговорити
на претходно
питање у случају
када процес
израчунавања
увод транспортно
кашњење од
једне периоде.
Зашто
је линеарни
струјни регулатор
неопходно
лоцирати у
синхроно ротирајући
координатни
систем? Које
мане би имао
регулатор
лоциран у
стационарни
координатни
систем? Како
би се те мане
одразиле на
карактеристике
погона?
Сматрати
мотор трофазним
RL теретом
чија се струје
регулише линеарним
PI регулатором
лоцираним у dq координатном
систему. У даљем
извођењу, користити
комплексну нотацију
у представљању
вектора (пример
IDQ = ID
+ j IQ). Извести
функцију
преноса
објекта и
функцију
преноса регулатора
у Лапласовом
домену, сматрајући
при томе да у
мерењу струје
нема кашњења.
Извести
функцију
спрегнутог
преноса (напомена,
уз уведене
претпоставке,
она ће имати
реални и имагинарни
део). Објаснити
шта представљају
њени реални
и имагинарни
део. Који је
жељени облик
ове функције?
Како је тај
облик могуће
постићи? Објаснити
фазе синтезе
регулатора
који распреже
појаве у ортогоналним
осама. Поступак
укључује инверзију
динамике
објекта,
укључење серијског
елемента a/s…
итд.
Нацртати
блок дијаграм
распрежућег
регулатора.
Извести сугестије
за подешавање
параметара
регулације.
Структурна
синтеза дигиталног
регулатора
брзине:
(а)
Образложити
потребу за
пропорционалним
и интегралним
дејством.
(б)
Указати на
разлике у одзиву
које се имају
код дислокације
неких дејстава
у локалну
грану. Како
се мењају полови
функције
спрегнутог
преноса, како
нуле, како одзив
у временском
домену.
(ц)
Извести диференцну
једначину
која описује
објекат
(улаз је покретачки
момент, излаз
брзина вратила,
уважити ZOH).
(д) Извести
диференцну
једначину
која описује
регулатор.
(е) Извести
диференцну
једначину
која описује
систем за мерење
брзине.
(ф)
Извести
функцију
спрегнутог
преноса, увести
релативна
појачања, одредити
полове и нуле.
Параметарска
синтеза брзинског
регулатора.
(г)
Одредити критеријумску
функцију за
квантификацију
доброте (квалитета)
одзива. Поћи
од претпоставке
да одзив треба
да буде
стриктно апериодичан.
Одредити оптимална
појачања.
Рад
у нелинеарном
режиму.
(х)
Која ограничења/нелинеарности
постоје у систему? Како се
мења понашање
система код
увећања амплитуде
поремећаја
и уласка у нелинеарни
режим рада?
Спровести
фазе аналитичког
пројектовања
потребних
измена које
треба спровести
у пројектованом
регулатору
како би се
осигурао апериодичан
одзив и у режиму
великих поремећаја,
задржавајући
при томе пројектовано
понашање
код малих поремећаја.
Структурна
синтеза дигиталног
регулатора
позиције:
Описати
и нацртати
систем за
управљање
позицијом
који има каскадну
структуру
(тј. унутрашњу
контуру са
регулатором
момента, надређену
контуру за
регулацију
брзине, и
главну, екстерну
контуру за
регулацију
позиције).
Указати на
њене предности
и мане у односу
на директно
управљање. Нацртати
блок дијаграм
за обе структуре
и дискутовати
оствариве
пропусне опсеге.
(а)
Образложити
потребу за
пропорционалним
и диференцијалним
дејством.
Спроводећи
анализу у Лапласовом
домену, уз
идеализовани
актуатор
момента и
идеализовани
објекат (1/J/s^2), извести
функцију
спрегнутог
преноса за PD и PID
регулатор
позиције. У
оба случаја,
одредити
грешку у стационарном
стању код
присуства
улазног поремећаја
константне
амплитуде,
као и код константног
поремећаја
у виду момента
оптерећења.
(б)
Указати на
разлике у одзиву
које се имају
код дислокације
неких дејстава
у локалну
грану. Како
се мењају полови
функције
спрегнутог
преноса, како
нуле, како одзив
у временском
домену.
(ц)
Извести диференцну
једначину
која описује
објекат
(улаз је покретачки
момент, излаз
позиције
вратила, уважити
ZOH актуатора
момента).
(д) Извести
диференцну
једначину
која описује
PID регулатор
са дислоцираним
појачањима KP i KD.
(е) Нацртати
блок дијаграм
са структуром
регулатора
и указати да
диференцијално
дејство ствара
унутрашњу
регулациону
контуру која
представља P
регулатор
брзине, чија
је референца
заправо сачињена
од здружених
дејстава KP
и KI.
(ф)
Извести
функцију
спрегнутог
преноса, увести
релативна
појачања, одредити
полове и нуле.
Параметарска
синтеза позиционог
регулатора.
(г)
Одредити критеријумску
функцију за
квантификацију
доброте (квалитета)
одзива. Поћи
од претпоставке
да одзив треба
да буде
стриктно апериодичан.
Одредити оптимална
појачања.
Рад
у нелинеарном
режиму.
(х)
Која ограничења/нелинеарности
постоје у систему? Како се
мења понашање
система код
увећања амплитуде
поремећаја
и уласка у нелинеарни
режим рада? Одредити
функционалну
зависност
максималне
брзине кретања
система према
циљу у функцији
преосталог
пута и максималног
момента. Спровести
фазе аналитичког
пројектовања
потребних
измена које
треба спровести
у пројектованом
регулатору
како би се
осигурао апериодичан
одзив и у режиму
великих поремећаја,
задржавајући
при томе пројектовано
понашање
код малих поремећаја.
Описати унутрашњу
структуру
интелигентног
Крикелисовог
интегратора
са кореним
ограничењем.
Посматрати
линеарни PID регулатор
позиције за
пропорционалним
и диференцијалним
дејством
лоцираним у
локалној
грани.
Покретачки
момент је
ограничен на
вредност Mmax. У
функцији
појачања и
параметара
објекта,
одредити максималну
амплитуду
скоковите
промене референтне
позиције при
којој систем
још увек ради
у линеарном режиму
рада. Колика
је тада вршна
вредности
брзине?
У
програмском
језику Ц,
написати
функцију која
имплементира
регулатор из
питања (претходно), у
који је
уграђен
интелигентни
интегратор
са кореним
ограничењем.
Серво мотор
са ротором
чија је инерција
једнака
инерцији терета
спрегнут је
са теретом
путем вратила
познате, коначне
крутости.
Сматрајући
да је покретачки
момент, којим
статор делује
на ротор,
улаз у механички
подсистем,
да је брзина
обртања терета
излаз, док је
момент оптерећења,
који делује
на терет, спољашњи
поремећај,
одредити
функцију
преноса механичког
подсистема.
Изразити нуле
и полове добијене
функције
преноса у
функцији параметара.
На
који начин
се присуство
флексибилне
спреге мотор-терет
одражава на
понашање серво
система? Објаснити
појаву торзионих
осцилација
(која се, код
механичких структира
са транслаторним
кретањем, назива
појавом механичке
резонанције.
Описати проблеме
и могуће начине
њиховог решавања
код примена
као што су ваљаонички
станови, где
је резонантна
учестаност
унутар жељеног
пропусног
опсега (тј.
где је учестаност
торзионих
осцилација
мања од пресечне
учестаности
пропусног
опсега система).
Описати проблеме
и могуће начине
решења код
система где
резонантна
учестаност
значајно
превазилази
пресечну.
Питање
(***)
Објаснити
кораке аналитичког
пројектовања
антирезонантног
серијског FIR компензатора.
Као полазну
основу, узети
пример LC
кола
на које се
доводи
скоковита
промена
напона, и
које
консеквентно
испољава
непригушене
осцилације. У
условима
када се
скоковита
промена
напона
подели у два
једнака дела,
временски
раздвојена
за половину
периоде
осцилација,
одзив се
мења.
Записати диференцну
једначину
филтра који
је заснован
на овом принципу,
као и његову
функцију
преноса у з домену.
Зашто се
овакав метод
за умањење ефеката
торзионих
осцилација
назива
пасивним? На које
системе се
може
применити?
(тј., какав
однос треба
да има
учестаност
пропусног
опсега
наспрам
резонантне
да би метод
био
примењив).
Може ли
описани
начин умањити
осцилације
које би се
јавиле код
хипотетичке
скоковите
промене
момента
оптерећења?
Објаснити
принцип рада
индиректног
векторског контролера,
начин на који
се управља
моментом и флуксом,
услове за реализацију
распрегнутог
управљања флуксом и
моментом, начин
за одређивање
положаја роторског
флукса,
потребне
улазне сигнале
и параметре
машине, релевантне
једначине.
Дати блок дијаграм
и објаснити
ток сигнала.
Дискутовати
осетљивост
на промену
параметара
мотора. Како
се мењa амплитуда
флукса у
мотору онда
када се ротор
загреје и отпорност
ротора порасте?
Дискутовати
начине на који
се може постићи
идентификација
параметра Rr у току рада
погона са асинхроним
мотором који
је управљан
по алгоритму
индиректне
векторске
контроле. Одговор
засновати
на последњем
аспекту претходног
питања.
Објаснити
принцип рада
директног
векторског контролера,
услове за реализацију
распрегнутог
управљања флуксом и
моментом, начин
за одређивање
положаја роторског
флукса,
потребне
улазне сигнале
и параметре
машине, релевантне
једначине.
Дати блок дијаграм
и објаснити
ток сигнала.
Дискутовати
осетљивост
на промену
параметара
мотора (у
овом случају,
усмерити се
на отпорност
статорског
намотаја).
обезбеђује
сигнал напона
статора? Објаснити
какав проблем
ту ствара мртво
време енергетског
претварача,
падови напона
на прекидачима
снаге, и промена
напона у једносмерном
међуколу.
Објаснити
како се, у погону
са директним
векторским контролером,
може одредити
оцена брзине
обртања ротора.
Сматрати да
су на располагању
сигнали тренутних
вредности
струје и напона
статора као
и да су познати
параметри
мотора. Који
параметар
мотора има
одлучујући
утицај на
тачност оцене
брзине?
(***)
Посматрати
погон са асинхроним
мотором који
се управља
по алгоритму
индиректне
векторске
контроле.
Управља се
моментом на
вратилу (сматрати
да не постоји
регулатор
брзине те да
је брзине у
дозвољеним
границама
захваљујући
природи терета).
Положај вратила
се мери уз помоћ
инкременталног
енкодера
који има фазе
А и Б. Струја
се регулише
уз помоћ ПИ
регулатора
лоцираног у
синхроно ротирајућем
координантом
систему.
Полазећи
од исправног
стања, начињена
је измена у
везама. Проводници
који повезују
фазе А и Б су
укрштени (тј.
један је повезан
на место другог). Претпоставити
да није могуће
вршити измене
у коду (програму).
Постоји ли
могућност
да се погон
доведе у
функционално
стање остављајући
погрешно повезане
фазне проводнике,
али укрштајући
при томе фазе
А и Б енкодера?
Претпоставити
да су измене
у коду могуће.
Уколико се
не желе мењати
везе са енкодером,
може ли се погон
довести у исправно
стање изменама
у коду?
Које измене
у коду треба
унети?
(***)
Нацртати
блок
дијаграм
погона са
индиректном
векторском
контролом имплементираног
у оквиру
радне
станице Вектра.
Приказати
ток сигнала.
Назначити
како и где је имплементирана
струјна
регулација,
векторско
управљање и
регулација
брзине. Који
сигнали се
мере, који
сигнали су
управљачки.
Дати блок
дијаграм
програма
који имплементира
управљање у
програмском
језику Ц.
24.
Питање
(***)
Мотор
једносмерне
струје
поседује арматурни
намотај са
параметрима Ra, La
и
константном
момента K = kmF.
Мотор је
побуђен
перманентним
магнетима на
статору и
повезан са
теретом
инерције J , занемариве
фрикције.
Напон који се
доводи на арматурни
намотај
пропорционалан
је излазу PID регулатора
позиције, на
чији се улаз
доводи
позициона
грешка.
Одредити
карактеристични
полином,
одредити
параметре
регулације
тако да се
добије
задовољавајући
одзив, а потом
одредити
полове и нуле
функције
спрегнутог
преноса,
Питања
су
конципирана
тако да воде
студента кроз
процес
савладавања
градива из ОГ4ДПП. Као
последица,
нека од
питања су комплексна
и имају већи
број корака.
За разлику од
њих, питања
на усменом или
писменом
испиту ће
бити
примерена
времену које
стоји на
располагању
за израду одговора/решења.
Полагање
испита:
Потребно
је најавити
полагање
предметном
наставнику 15
дана пре
изласка на
испит. Користити
електронску
пошту или
доћи у термину
за
консултације.
Испитивање
се може
обавити
усмено, у ком
случају ће
Вас
наставник
обавестити о
месту и
термину. Код
усменог
испитивања, поред
кандидата,
неопходно је
присуство још
једног
студента или
асистента. У
случају да се
определите
за писмено
полагање,
тада ћете од
наставника
бити
обавештени о
термину и
сали испита
из ОГ2ЕМ, у
току кога
ћете писмено
решавати
задатке и
питања које
ће Вам
наставник
припремити.