Vliv filtrace signálu na regulaci otáček

Zadání:

1. Seznamte se se zapojením laboratorní úlohy.

2. Identifikujte laboratorní úlohu pomocí přechodové charakteristiky.

3. Pomocí vybrané metody navrhněte typ a parametry regulátoru.

4. Ověřte funkčnost regulátoru jak s filtraci signálů měřené veličiny, tak bez filtrace a porovnejte výstupy.

Teoretický rozbor

Obr. 1 Schéma zapojení úlohy

Ovládání ventilátoru je realizováno pomocí PWM signálu v rozsahu 0–100 %. Arduino čte pulzy z reflexního snímače a měří čas mezi jednotlivými vzestupnými hranami signálu reflexního snímače na vnějším vstupu přerušení. Tyto data jsou posílány pomocí sériového rozhraní do aplikace v PC, kde se přepočítává doba mezi hranami na otáčky pomocí rovnice.

kde n jsou otáčky (ot. /min.) a t je doba mezi dvěma vzestupnými hranami pulsů.

Na úrovni arduina jsou průměrovány čtyři časové intervaly. V aplikaci v PC lze zap./vyp. numericky filtr pěti vzorků, což se projeví v monitorovaném průběhu otáček.

Obr. 2 Grafické rozhraní aplikace

Aplikace umožňuje:

· Nastavovat hodnotu PWM signálu v rozsahu 0-100%

· Nastavení parametrů PID regulace

· Nastavení žádané hodnoty

· Přepínání mezi módy řízení ovládání/regulace

· Zapnutí/ vypnutí filtru na úrovni grafické aplikace

· Zobrazovat provozní hodnoty regulačního obvodu

· Archivaci provozních hodnot.

Postup:

Seznamte se s úlohou a otestujte grafický interface aplikace. Vyzkoušejte monitorování veličin s a bez filtru.

Identifikujte systém pomocí přechodové charakteristiky, určete typ soustavy a její parametry.

Vyberte metodu a navrhněte typ a parametry regulátoru např. s podporou.

Navržený regulátor ověřte na reálné úloze jak s filtrovaným, tak nefiltrovaným signálem ze snímače otáček.

V závěru zhodnoťte dosažené výsledky a vyjádřete se k průběhům regulací jak s filtrem, tak bez filtru.

Otázky:

1. Vysvětlete princip reflexního snímače otáček.

2. Jaké typy filtrace signálů znáte?

3. Co je to PWM signál a vysvětlete jeho princip.