Exam text content

 

ACI-20010 Automaatiotekniikan perusteet = Tentti 07.03.2011

 

Ei laskimia, ei omia taulukoita. Valvojalta saat kaavaston, johon sinun ei pidä kirjoittaa mitä:
tulee palauttaa.

 

ja joka sinun

1. a) Esitä OK-talon lämpötilan edistyneen hallinnan lohkokaavio ottamatta kantaa lämmöntuottotapaan.
Nimeä lohkot sekä niiden ja koko systeemin inputfunktiot ja outputfunktiot yleisnimin. Ole huolel-
linen ja johdonmukainen pienimmissäkin yksityiskohdissa. 3p.

b) Kerro yhdellä napakalla virkkeellä PLC-pohjaisten ohjausjärjestelmien vikojen jakautumisesta

paikan (sijainnin) suhteen. 1p.
c) Mitä tarkoittaa suomeksi ilmastoinnin PI-kaavion piirrosmerkkien kirjainlyhenne LICA? 1p.
d) Mainitse/nimeä kaksi erityyppistä neljänneskierrosventtiiliä. Ip.

2. a) Esitä alkeislohkokaavio lämpötila-anturille, joka muodostaa lämpötilafunktiolle (lämpötilafunk-
tiosta) 4 mittaustulosfunktion x niin, että

2-20) +x(1) = u(1) 2p.

b) Läpivirtaussäiliön nesteen tilavuus V riippuu tulovirtauksen tilavuusvirtauksesta 4 oheisen mallin
mukaisesti. Halutussa tasapainossa tilavuuden arvo on 4. Laske tilavuusvirtauksen g vastaava tasa-
painoarvo J . Johda sitten myös lineaarinen differentiaaliyhtälömalli, jonka avulla voidaan arvioida

tilavuuden / vaihtelua arvon 4 ympäristössä funktion g vaihdellessa hieman arvon g ympäristössä.

V(1) = g(t) — 0.04-V75(t) 2.
e) Sähkömoottorin tuottaman vääntömomentin 7 vaikutusta moottorin akselin kulmanopeuteen W

ja kääntymäkulman muutokseen 9 kuvaa oheinen malli. Esitä se matriisinotaatiota käyttävänä

standardimuotoisena tilamallina, jonka output on 9. Määrittele, nimeä yleisnimin ja esitä selvästi

mallirakenteessa tarvittavat skalaarifunktiot, vektorifunktiot ja parametrimatriisit! 2p.

Ww=T-20-w , O=w

3. a) Erästä ilmastointikojetta ohjaavan säätimen vakioparametrinen malli säätimen inputista e
säätimen outputiin 4 on alla. Johda säätimelle siirtofunktio. Pelkistetty laskelmakin riittää. 2p.

1(1) = u(0)+ p: [e(1)-e(0) ]+ k- l, e(r)dr

 

b) Laske alla olevan lohkokaavion kuvaaman systeemin siirtofunktio ja esitä tulos hyvin: 2p.
i 1
»
s+1

 

10
s+10

 

 

 
4. a)

»

5. a)

b

o)

b»

9)

Etsi systeemin BIBO-stabiiliusehdot Routh-testillä, kun systeemin siirtofunktio on

k
Gi AN
Oss siä

Johda alla annetun siirtofunktion taajuusvasteen amplitudivahvistus ja vaihesiirto:

SE

Alla on erään prosessin Bode-diagrammi. Siinä vaihe on -90* kaikilla kulmataajuuksilla.
Mittaussysteemi on ideaalinen. Säätimeksi valitaan P-säädin, jonka proportionaalivahvis-
tukseksi valitaan 10 (jota ei ole huomioitu Bode'ssa). Laske/johda viivevara päättelysi
huolellisesti dokumentoiden.

Bode Diagram

Magnitude (dB)

Phase (deg)

 

Freguency (rad/sec)

  

Erään mittaussysteemin siirtofunktio on alla. Systeemillä mitataan yksikkör
Päättele pätevästi ja huolellisesti mittausvirheen loppuarvo. Kyse ei nyt ole sä
älä sotke laskelmaan mitään prosesseja, säätimiä eikä mitään feedback-juttuja muutenkaan.

1

H(s)=-—
(s) s?+a-s+1

Tämän tehtävän b-kohdan anturilla mitataan myös askelfunktio. Millä parametrin a arvoilla
mittaustuloksessa ei silloin ole ylitystä? Esitä laskelma ja ilmaise sen mahdollistama päätelmä
mahdollisimman jämptissä muodossa eli parametrin 4 mahdollisen arvoalueen (välin) mainiten.

Selosta digitaalista P-säätöä henkilölle, joka tuntee analogisen P-säätimen, mutta ei tunne digi-
taalista säätöä. Tehtävässä ei siis kysytä LAB-työohjeen tarinaa jatkuva-aikaisesta säädöstä eikä
siinä muutenkaan pyydetä säädinrakenteiden vertailua tai vahvuuksien/heikkouksien esittelyä!

ATEX-direktiiviä tulee soveltaa eräisiin kohteisiin eräin ehdoin. Täsmennä!

Kerro lyhyesti automaatiojärjestelmän (metsoDNA jne.) tietoliikenneasioista yleisellä kaupallis-
teknisellä tasolla tunnettuihin käsitteisiin, termeihin ja ehkä tuotenimiinkin viitaten. Kuulijakun-
nan jäseniksi voit olettaa teknologiafirmassa työskenteleviä joko kauppatieteellisen tai teknisen
koulutuksen saaneita eri tasojen johtajia/päälliköitä.

3p.

2.5p.

2.5p.

2p.

2.5p.

1.5p.

2p.