OPIS STANOWISKA

Wstęp

 

Opisane tu stanowisko znajduje się w laboratorium Zakładu Napędu Elektrycznego Instytutu Sterowania i Elektroniki Przemysłowej. Jest to wózek poruszający się na pewnej wysokości na szynach do którego przymocowane jest ramie z obciążeniem[4]. Zadaniem układu sterowania jest takie poruszanie wózka, aby wyeliminować wahanie ramienia z ciężarkiem. W rzeczywistym urządzeniu, gdy do suwnicy podwieszony jest ciężki kontener, jakiekolwiek jego bujanie powoduje niebezpieczeństwo zerwania go a w końcowym etapie trudność z jego dokładnym odstawieniem a także niebezpieczeństwo ludzi pracujących w pobliżu.

 

 

1. Układ sterowania.

 

Za sterowanie układem suwnicy portowej odpowiedzialny jest sterownik programowalny PLC firmy Moeller z możliwością realizacji sterowania rozmytego[4]. Do sterownika tego przekazywane są dane z czujników położenia na linii toru wózka, jak również z przetwornika obrotowo impulsowego przymocowanego do wału silnika i potencjometru zamontowanego do obrotowej osi wahadła.

Czujniki na torze jezdnym wózka odpowiadają za synchronizację przetwornika impulsowego, informują o zbliżaniu się do końca zakresu, oraz wyłączają silnik w razie przekroczenia dozwolonego zakresu.

Przetwornik obrotowo impulsowy służy do pomiaru przebytej drogi jak również informuje o kierunku poruszania się wózka. Dzieje się tak dzięki zastosowaniu dwóch sygnałów napięciowych przesuniętych względem siebie o 90o elektrycznych.

Potencjometr zamontowany na osi obrotowej wahadła ma zakres od –10V do +10V. Daje on nam sygnał proporcjonalny do wychylenia ramienia wahadła. Jest on tak ustawiony, że dla wychylenia 90o daje nam sygnał +10V a dla –90o daje sygnał –10V.

 

  

2. Sterowanie modelem.

 

Dzięki odpowiednio napisanemu programowi, który jest wgrywany do sterownika PLC możliwe jest sterowanie wózkiem suwnicy.

Sterowanie ruchem wózka odbywa się za pomocą potencjometru umieszczonego na pulpicie sterującym. Dostępne są dwa tryby sterowania: ręczne i z wykorzystaniem sterownika rozmytego[4].

W pierwszym trybie sterowania potencjometr służy da zadawania prędkości i kierunku poruszania się wózka. Dostępna jest też opcja zapamiętywania dwóch pozycji na drodze wózka poprzez wciśnięcie przycisków pozycyjnych. Zostanie wtedy zapamiętana aktualna pozycja wózka.

W drugim trybie potencjometr służy do wskazywanie miejsca do którego wózek ma się przemieścić. Jest to tryb pracy ciągłej. Istnieje też tryb pracy skokowej. Po wybraniu tej opcji, możemy się poruszać pomiędzy dwoma punktami na drodze wózka, które zostały zapamiętane w trybie sterowania ręcznego.

 

 

3. Regulator Rozmyty.

 

Jak wynika z zastosowanych czujników, sterowanie rozmyte wózkiem odbywa się na podstawie drogi i wychylenia. Z tym, że droga podawana jest w postaci dystansu pozostałego do przebycia. Na wyjściu regulatora obliczana jest prędkość, która jest potem przekazywana na układ sterowania silnikiem skokowym w postaci odpowiedniego napięcia z zakresu ±10V. Wartości tego napięcia są proporcjonalne do prędkości. Maksymalne napięcie (+10V) odpowiada prędkości +40cm/s, a minimalne napięcie (-10V) odpowiada prędkości –40cm/s.

 

Do sterowania rozmytego poszczególne zmienne zostały przedstawione za pomocą odpowiednich zbiorów rozmytych. Podział ten został przedstawiony na poniższych wykresach.

 

Zbiory rozmyte zmiennej wejściowej 'Dystans' [4]:

 

Zbiory rozmyte zmiennej wejściowej 'Wychylenie' [4]:

 

Zbiory rozmyte zmiennej wyjściowej 'Prędkość' [4]:

 

 

Baza reguł została tak ułożona, aby zostały spełnione założenia sterowania [4]. Były nimi:

-         jak najszybsze osiągnięcie pozycji zadanej

-         jak najdokładniejsze osiągnięcie pozycji zadanej

-         jak najlepsze tłumienie wychyleń ramienia wahadła

-         płynność pracy silnika.

 

Nr reguły

JEŻELI

dystans

I

wychylenie

Wsp. stopnia aktywacji

TO

prędkość

1

Ujemny_duży

Zero

1

Ujemna_duża

2

Ujemny_mały

Zero

0,4

Ujemna_mała

3

Zero

Zero

0,1

Zero

4

Dodatni_mały

Zero

0,5

Dodatnia_mała

5

Dodatni_duży

Zero

1

Dodatnia_duża

6

Dodatni_duży

Ujemne

0,3

Ujemna_duża

7

Dodatni_duży

Dodatnie

0,3

Dodatnia_duża

8

Dodatni_mały

Ujemne

0,3

Ujemna_duża

9

Dodatni_mały

Dodatnie

0,3

Dodatnia_duża

10

Zero

Ujemne

0,4

Ujemna_duża

11

Zero

Dodatnie

0,4

Dodatnia_duża

12

Ujemny_mały

Ujemne

0,2

Ujemna_duża

13

Ujemny_mały

Dodatnie

0,2

Dodatnia_duża

14

Ujemny_duży

Ujemne

0,1

Ujemna_duża

15

Ujemny_duży

Dodatnie

0,1

Dodatnia_duża