barlu

Jest to sygnał ®, zadany

Jak radziłeś sprawdziłem regulator, na wyjściu jego jest sygnał o kształcie zadanego. Poszczególne człony również sprawdziłem, i działają poprawniej. Jednak jest jedno ALE. Przebieg z członem P oraz PD są "eleganckie", sygnał (w tym wypadku sinusoida) wygląda jak poniżej (nałożone na siebie to P, "rozłącznie" są przebiegi dla PD): Siłownik reaguje na zmianę ofsetu, zmianę częstotliwości oraz amplitudy, a także staje w pozycji zerowej w momencie odłączenia sygnału sterującego. Po podłączeniu członu I, otrzymuję taką odpowiedź sprzężenia zwrotnego jak poniżej (zielony sygnał): Siłownik nadal reaguje poprawnie na zmianę offsetu, częstotliwości oraz amplitudy. Również staje w zerowej pozycji po wyłączeniu sygnału sterującego. Doszedłem do takich nastaw regulatora że taki sam przebieg został wypełniony przebiegiem prostokątnym o wysokiej amplitudzie (widoczne prostokąty przy bardzo małej stałej czasowej oscyloskopu). No i w wypadku takiego przeregulowania reakcja nie była odpowiednia do zmiany amplitudy, częstotliwości czy wyłączenia sygnału sterującego (reakcja na ofset zachowana) I pytanie mam, czy taki przebieg ma prawo istnieć? Co ewentualnie mogę zrobić by to poprawić, zmniejszyć/zwiększyć wartość kondensatora w członie I? Widoczny pik na zielonym przebiegu, podczas obserwacji pracy siłownika, nie występuje (odpowiedź z potencjometru liniowego, połączonego z trzonem wykonawczym, jak na schemacie układu hydraulicznego ze strony pierwszej).

Wyjście z regulatora, czyli wejście obiektu. Zatem wykres ten nie przedstawia mi charakterystyki całego układu, a jedynie sterowania części hydraulicznej? Dokładnie, zielony jest to to napięcie proporcjonalne do wysunięcia. Częstotliwość sygnału zadanego to 50Hz i 2.4kHz, sinusoida na wejściu układu regulacji. Stąd też padło moje pytanie, niestety nie jestem w stanie ocenić co poszło nie tak po drodze.

Ciężko jest mi to stwierdzić. Przedstawię wyniki dwóch przebiegów, przy różnych częstotliwościach (50Hz oraz 2400Hz) 50Hz: 2.4kHz: Nastawy oscyloskopu są jednakowe, więc widać że sygnał uległ zmianie, ale nie przesunął się względem siebie (żółty to sygnał sterujący, zielony sprzężenia).

Witam ponownie. Wracam do tematu po długiej walce z układem. Generalnie prace budowy uważam za zakończoną, tylko nurtuje mnie jeden z wyników badań: Czy jest taka możliwość że podczas badań częstotliwościowych nie występuję przesunięcie fazowe w zakresie częstotliwości 50-2500Hz? Amplituda wzmocnienia sygnału sprzężenia zwrotnego ulega zmianą, jednak faza między sygnałami jest stała na poziomie 0. Pozdrawiam!

Złożyłem układ z wymienionymi TCA0372. Zastosowanie rezystorów rzędu 10-100kohm niestety zaowocowało brakiem reakcji ze strony układu hydraulicznego. Obniżenie wartości (zwiększenie prądów płynących?) do rzędu 100-10000 ohm ożywiło układ. Uzyskałem z samą częścią P bardzo ładny wynik, i odpowiedź na wymuszenie sygnałem skokowym o częstotliwości od 100 do 1000Hz oraz ładną odpowiedź na wymuszenie prądem stałym DC. Doszedłem do granic stabilności regulatora P, gdzie siłownik odpowiadał pracą szybkich pulsów bądź wysunięć granicznych. Niestety mój telefon odmówił posłuszeństwa podczas badania samego P, i nie mogę pochwalić się charakterystyką. Kolejny to człon D oraz I, które ograniczyły wychylenie siłownika, i tu wiedziałem że coś jest nie halo. Nie mniej siłownik odpowiadał w sposób podobny jak na sam człon P, jednak wychylał się nie w pełnym zakresie a jedynie o 2-3cm. Co się okazało, zmęczony złożyłem układ z błędem, i zamiast do wyjścia wzmacniacza, podpiąłem wyjście D do -15V na nóżce VEE. Oczywiście skutek był taki że wzmacniacz się uszkodził. Wymieniłem wzmacniacz, podchodzę do kolejnej próby PD, jednak woni ewidentnie palonym układem. Sprawdziłem każdy ze wzmacniaczy osobno, wszystkie były sprawne (w formie odwracacza sygnału, prosty test przy użyciu 1k ohm rezystorów). Zatem składam układ na nowo, podpinam człon P oraz D, i czuje nadal zapach palonej elektroniki. W końcu znalazł się winowajca, potencjometr 10kohm został uszkodzony. Opowiadam tę historię szczegółowo , gdyż dwa potencjometry tego samego typu uległy uszkodzeniu. Wymieniam potencjometr 10 k ohm z członu D, podpinam. Układ działa. Nic brzydko mówiąc nie śmierdzi, układ odpowiada w ciekawy sposób, wychylając się szybciej, jednak na końcu wpada w oscylacje i ustaje. Zatem podpinam człon I. Metodą prób i błędów (póki co oczywiście) próbuję dojść do sensownej odpowiedzi i reakcji układu i nagle, spala się drugi potencjometr tego samego typu z członu P. Niestety czas nie pozwolił już na wymianę kolejnego 10k potencjometru i sprawdzenie układu ponownie. I tu mi się nasuwa pytanie: czy potencjometry mogły ulec uszkodzeniu wraz z uszkodzeniem wzmacniacza bądź posiadać wadę producenta? Czy może płynęły za duże prądy dla tych potencjometrów bo zbliżyłem się za bardzo do 0ohmów? (dodam że ani wzmacniacze, ani rezystory [1/4W] nie grzały się). Potencjometry oba miały wbudowany switch, jednak nie był on wykorzystywany do niczego w układzie). Jedyne zdjęcie które udało mi się zachować , jest to z odpowiedzią na wymuszenie skokowe wszystkich członów PID (żółty przebieg, mało szczegółowy, lepsze zdjęcia nie zapisały się , obiecuję to poprawić następnym razem): Jestem przekonany że widziałem gdzieś metodę wyznaczania transmitancji zamkniętego układu sterowania na bazie odpowiedzi częstotliwościowej/czasowej, niestety nie pamiętam nazwiska Pana który ją odkrył. Czy może ktoś z forumowiczów kojarzy taką metodę badania układu sterowanego ? (albo ja namieszałem).

Gapa jestem i nie przywitałem się! Cześć wszystkim!

Znalazłem bardzo ciekawy wzmacniacz o oznaczeniu TCA0372 Prąd wyjściowy na kanał do 1A, zasilanie do +/-20V, z dostępnością w obudowie pod socket (DIP8 lub 16) też nie ma problemu. Jednak w Multisim niestety nie ma odpowiednika ani konkretnie tego modelu by przeprowadzić symulacje. Koszta zakupu nie są wysokie, mogę prosić kogoś o zerknięcie profesjonalnym okiem w dokumentację, czy nie umknęła mi jakaś ważna wzmianka, która zdyskwalifikuje owy wzmacniacz do pracy jako PID w zbliżonym układzie jak wyżej? Datasheet:

Troszkę namieszam teraz w temacie. Udało mi się skontaktować z człowiekiem odpowiedzialnym za "byt" owego siłownika. Okazało się że ma częściową dokumentację, bogatszą od mojej, jednak nie jest skory jej udostępnić. Poinformował mnie za to że wewnątrz siłownika nie ma silnika prądu DC (więc nie powinny występować duże prądy) , a schemat cewek w układzie siłownika powyżej, to układ trzech cewek, dwóch podmangesowujących zasilanych +/-27V i jednej sterującej (zdublowanej, jak to bywa w układach lotniczych). Zasugerował bym znalazł wzmacniacze które będę mógł zasilić takim samym napięciem by w pełni sterować uzwojeniami, a na wyjściu układu sterującego ewentualnie zastosował wzmacniacz o większej wydajności prądowej. Nie bardzo tylko rozumiem, po co mi zakres wyjściowy do 27V, skoro układ odpowiada na dużo mniejsze napięcia , a wzmacniacze w oficjalnym sterowniku wyjętym z maszyny zasilane były +/-15V, zatem nie były w stanie wytworzyć sygnału o wyższym napięciu bo zostały ograniczone. Zaczynam coraz bardziej gubić się w tym doborze podzespołów, czy mógłbym prosić o pomoc w tej sprawie? TL054 wydaje mi się odpowiednim kandydatem do budowy tego układu. Zasilony +/-15V na wyjściu każdego ze wzmacniaczy jest w stanie wycisnąć z siebie 80mA. Jednak jedna z charakterystyk nie daje mi spokojnie zastosować tego wzmacniacza: Czy ona wskazuje że owy wzmacniacz przy maksymalnym skoku napięcia na wyjściu nie jest w stanie oddać prądu większego niż 5mA?

Już tłumaczę, chodzi tu o to że siłownik wysuwa się ze stałą prędkością przy 200mV do granicy wysuwu. Jeżeli schowam siłownik i zadam mu 200mV to on powoli się wysuwa do końca bez przyspieszenia, po ponownym schowaniu siłownika i zasileniu go ponownie tym razem napięciem 500mV zrobi tę samą operację jednak szybciej. Graniczny wysuw reguluje wbudowany w układ zawór, które nadmiar oleju przelewa do zaworu zlewowego, stąd sygnał sterujący nie uszkadza siłownika mimo braku jakiejkolwiek sensownej regulacji która wyhamuje go w zdanym położeniu. Położenie zadane pochodzi z generatora funkcyjnego, nie jest to potencjometr. Potencjometr jedynie znajduje się w sprzężeniu zwrotnym układu. Rzecz która przychodzi mi na myśl, to w jakiś sposób wyzerować prąd płynący po przez odpowiedź sprzężenia zwrotnego tak by siłownik zatrzymał się w zadanej pozycji. Brzmi to jednak jak odłączenie sygnały sterującego od układu, a nie tak to ma działać. Przeglądając inne prace o podobnej tematyce (sterowanie silnikiem DC) natknąłem się tylko na jedną wykorzystującą wzmacniacze operacyjne do regulacji sterowania, pozostałe opierały się o mikro kontrolery i często pojawiający się sterownik L298N [tu na forum również]. Z bólem serca muszę się przyznać że elektronik i automatyk ze mnie jest jak z koziej * trąbka. Staram się nadrobić braki w wiedzy, przeglądając artykuły/filmy opisujące element analogowy jakim jest wzmacniacz operacyjny, jednak nadal mam wiele nie jasności, chociażby z doborem parametrów pracy wzmacniacza. Niestety uczono mnie głównie techniki obliczeń gotowych układów, w programach symulacyjnych, nikt nie stawiał na realizację układów rzeczywistych, stąd klops. Sam nadrabiałem wiedzą na ile czas pozwalał, jednak to żadne usprawiedliwienie. Z tego co rozumiem, sam zamysł regulatora jest odpowiedni, zastosowane człony P I oraz D a także układ sumujący, powinny spełnić swoje zadanie jednak przy zastosowaniu innego wzmacniacza, który podoła obciążeniu jakie wytwarza silnik sterujący? Czy może nie tędy droga i muszę szukać w innych częściach obszernej dziedziny elektroniki? Może wrócę do tego od czego powinienem zacząć, czyli przeanalizowania czego ja wymagam od swojego układu, dyskusja będzie o wiele prostsza. Zadaniem jest wysunięcie siłownika na żądaną odległość. Siłownik w swojej budowie posiada wszystkie zawory sterujące cieczą, ja wpływam tak naprawdę tylko na działanie silnika sterującego zaworem sterującym (na schemacie oznaczony 5) tłoczenie oleju do żądanej komory. W budowę siłownika nie mogę ingerować, jedynie mogę "bawić" się sygnałem zadanym. Cel jest taki, aby siłownik wychylił się przy zadanym sygnale z generatora funkcyjnego który posiada sterowanie amplitudą i częstotliwością (nieduże pole manewru). Ograniczenie napięcia zapewne byłoby udogodnieniem w układzie rzeczywistym pracującym na samolocie (oszczędność energii) , jednak celem laboratorium które tworzę jest tylko pobranie charakterystyk częstotliwościowej i czasowej układu a także wyregulowanie go zgodnie z metodami Zieglera–Nicholsa. Niestety nie mogę wykraczać poza program studiów w których sam uczestniczyłem, mimo że budowa całości zaczyna wykraczać poza ten poziom. Zatem założenie jest takie: -wychylić siłownik sygnałem z generatora do żądanej pozycji -zmierzyć ww. charakterystyki -nastawić układ regulacji tak aby uniknąć przeregulowania sygnału sterującego -uzyskać maksymalnie stabilny układ pracujący zadaną amplitudą -szybkość osiągnięcia zadanej położenia nie jest bardzo istotną cechą dla tego układu w tej pracy Odniosłem wrażenie że swoimi wypowiedziami, utrudniłem sobie temat, dlatego chciałem go sprostować wspomnianymi założeniami.

Praca wtórnika okazała się poprawna, niejasność była wynikiem mojego błędu w symulacji. Podpięcie zasilacza regulowanego (+/- 5V) do wejścia sygnału sterującego wzbudziło wychylenie siłownika. Siłownik na zmianę napięcia reaguje w sposób następujący: wzbudza się już przy -35/+30mV, widoczne w odpowiedzi sprzężenia zwrotnego na oscyloskopie, w ów czas wychylenia są tak powolne że nie widać tego gołym okiem. Przy wzroście napięcia, od 200mV zaczyna stopniowo przyspieszać co można zaobserwować na oscyloskopie jak i wzrokowo (przesunięcie trzonu siłownika), do momentu osiągnięcia wychylenia granicznego. Jednak w momencie podania 200mV nie przyspiesza on stopniowo na zadane napięcie, przyspieszenie ma miejsce podczas wzrostu zadanego napięcia o kolejne mV. Zatem siłownik sterowany nie jest napięciem, gdyż wychylenie dla +/-300mV czy +/-5V zawsze kończy się na wysunięciu do granicy położenia maksymalnego/minimalnego. Więc jest to wejście sterowania prędkościowe? Zmierzyłem prąd jaki płynie podczas wymuszenia wcześniej wspomnianym zasilaczem. Prąd podczas sterowania, na wejściu sterowania wzrastał zależnie od napięcia, dla 1, 3 i 5V zadanych było to 10mA 32mA oraz 54mA, pobór jest utrzymany na stałym poziomie i nie zmienia się podczas wysuwu trzonu siłownika. Podobne zjawisko przyjmuje dla napięcia ujemnego, dla tych samych wartości napięcia prąd przyjmuje te same wartości ze znakiem ujemnym. Po osiągnięciu wychylenia granicznego, prąd nie spada do 0, pobór pozostaje taki sam jak po wzbudzeniu siłownika. Zmierzyłem również odpowiedzi potencjometru sprzężenia zwrotnego. Wraz z wychyleniem siłownika do pozycji w pełni wysuniętej napięcie na wyjściu sprzężenia osiąga -13,491V zaś w pozycji w pełni schowanej odpowiedź potencjometru sprzężenia zwrotnego to 14,408V. Prąd płynący z wyjścia sprzężenia również ulega płynnej zmianie osiągając -13,5uA w położeniu maksymalnym wychylenia siłownika, oraz 14,5uA w położeniu schowanym siłownika i w granicznych położenia pozostaje niezmienny. Podczas wysunięcia do połowy w momencie odpowiedzi 0V z potencjometru, prąd również malał do 0. Wszystkie pomiary prądowe i napięciowe opisane wyżej przeprowadziłem multimetrem cyfrowym ustawionym na prąd stały oraz napięcie stałe. Podczas badań, zmieniłem ustawienia na prąd przemienny mimo że zarówno sterowanie jak i zasilanie sprzężenia zwrotnego siłownika odbywało się przy pomocy prądu stałego. Po tej zmianie, pomiary wejścia sterującego były następujące dla skoków +/-1 oraz +/-5V : 1V skoki powodowały wzbudzenie siłownika przy poborze prądu rzędu 5-6mA, podczas płynnej zmiany napięcia pomiędzy -1 a 1V pobór prądu był w granicy 1-5mA , zaś zatrzymanie siłownika (napięcie równe 0) powodowało chwilowy wzrost do 4-6mA. 5V skoki zachowały podobny charakter wskazując prąd wzbudzenia między 15-30mA, praca przy płynnej regulacji między -5 a 5V wskazywała pobór rzędu 5-10mA, zaś zatrzymanie wysuwu powodowało chwilowy wzrost do 15-33mA Zakładam że są to pomiary błędne, jednak chciałbym zadać pytanie, dlaczego były to powtarzalne wyniki? Skoro praca urządzenia odbywała się za pomocą prądu stałego.

Dziękuję Panowie za odpowiedź (pierwsza moja odpowiedź niestety przegrała z automatycznym wylogowaniem z forum). W symulacji zastosowałem wtórnik, niestety obniżał on sygnał wyjściowy o kilka V, mimo braku wymuszenia. Jednak według teorii nie powinno mieć to miejsca, nie mniej mogę źle pojmować artykuł i podane w nim wzory: Rezystor R, powinien być o wartości rezystancji uzwojenia potencjometru sygnału sprzężenia zwrotnego? (Potencjometr ma rezystancję 1.15k ohm) Poprawiłem układ potencjometrów, i tor P dostał własny potencjometr. Na początku budowy tego układu, myślałem że potencjometr na sumatorze będzie odpowiadał za wzmocnienie Kp. Jednak został on zamieniony tak by pracował w torze P a nie przed całym torem P I D. Wszystkie rezystory a także potencjometry wymieniłem zgodnie z zaleceniem, i odpowiedzi prostych układów zaczęły przypominać w końcu te z literatury, za co bardzo raz jeszcze dziękuję. Całość podmian przedstawia schemat: Wracając do regulacji wagi w układzie sumowania, cały ten problem z układem sterowania wynika z budowy stanowiska laboratoryjnego do badania siłownika hydraulicznego na zadany sygnał, a badającymi mają być studenci inżynierii. Z doświadczenia wiem, że im więcej nastaw udostępni się studentom tym mniejsza jest szansa na to że laboratorium się odbędzie. Również z tej przyczyny nie mogę zastosować regulatora cyfrowego ( programowalnego), a zostały mi narzucone wzmacniacze operacyjne. W sprawie nastaw cały czas się doszkalam. Czytam artykuły, a także czytam informacje zawarte w książce prof. Kowala, "Podstawy automatyki i automatyzacji" tom I oraz II. Obciążeniem układu jest uzwojenie sterujące, uzwojenia podmagnesowującego zaworu elektromagnetycznego. Najprawdopodobniej jest to cewka prądu stałego. Niestety z budowy posiadam tylko część książek dostarczoną przez producenta siłownika (czyli instrukcje obsługowo-techniczne samolotu su-22). Jednak reagujący na prąd stały sterownik, przedstawiany na schematach w formie cewki i opisany jako uzwojenie, musi być cewką DC. W tych samych książkach a także artykułach, doczytałem że prąd sterowania mierzony jest w mA, a sam układ reaguje już na sygnał o amplitudzie 300mV. EDIT: Mały błąd się wdarł, R4 =30kOhm

Cześć. Jestem w trakcie budowy stanowiska laboratoryjnego, opartego o siłownik samolotu su-22. (dokładnie RA-30A). Niestety układ sterowania z samolotu został uszkodzony, a zamiennika nie mogę dostać. Książki z układami też zaginęły. Zostało zatem zbudować własny układ regulacji oraz sumowania sygnału sterującego wraz z sygnałem sprzężenia zwrotnego. Siłownik sterowany jest sygnałem elektrycznym z generatora funkcyjnego a odpowiedź zwrotna to nic innego jak napięcie z "potencjometru" wbudowanego w układ (+/-15V) . Widać wszystko na załączonym schemacie budowy siłownika: Wejście RA/4 jest wejściem sygnału sterującego Wejście RA/13 jest wyjściem sprzężenia zwrotnego Uzwojenie podmagnesowujące zasilane jest ze źródła +/- 27V, zaś układ sprzężenia zwrotnego z zasilaczy +/- 15V. Regulator oraz sumator zbudowałem na wzmacniaczach operacyjnych TL084. W symulacji programu multisim układ działa, w sumie nie ma tu ciężkich zagadnień elektronicznych by to źle zbudować. Jednak w rzeczywistości jest inaczej. W momencie zastosowania w sumatorach rezystorów 1k ohm uzyskałem bardzo powolny wychył siłownika, jednak w granicznych położeniach nie dało się go przesterować już w inną stronę , no i niestety układ regulacyjny nie utrzymywał mi owego siłownika w zadanym sygnałem (amplitudą) położeniu. Przy zmianie na 100ohm, odpowiedź siłownika również była zbliżona do tej przy zastosowaniu 1k ohm rezystorów, jednak wszystko odbywało się o wiele szybciej. Nie wiem na ile znaczące jest to, że na wyjściu układu uzyskałem jakieś wzmocnienie czego na symulacji niestety nie było. Układ wygląda następująco: Tam gdzie jest generator funkcyjny, wpięty jest rzeczywiście generator w układzie. Tam gdzie na źródle zasilania jest -3V w rzeczywistości wpięte jest wyjście ze sprzężenia zwrotnego. I nasuwa mi się pytanie, czy ja coś robię źle po drodze, czy to po prostu nadal złe nastawy regulatora sprawiają że siłownik tylko wychyla się z granicznego "schowania" do granicznego wysunięcia? Więcej potrzebnych informacji z chęcią udzielę 🙂 EDIT: Zwróciłem uwagę na wartości Kp, Ti i Td. Wymienić muszę napewno kondensatory na ok 10-50uF