Exam text content

 

AC1-20010 Automaatiotekniikan perusteet
Tentti 30.8.2010

Tenttikaavastot jaetaan tenttitilaisuudessa. Kaavastot kerätään pois tentin jälkeen.
Fi laskimia. Jos tehtävä vaatii numeerista laskemista, voit jättää lopullisen vastauksen laskematta.

1. Auton vakionopeussäätimen tehtävä on pitää nopeus mahdollisimman tarkasti annetussa arvossa (regu-
lointitehtävä). Piirrä lohkokaavio, joka kuvaa prosessin ja takaisinkytketyn vakionopeussäätimen toimin-
taa. Ota kaavioon mukaan ainakin prosessi, mahdolliset häiriöt, mittaus, toimilaite, säädin ja asetusarvo.
Nimeä lohkot sekä lohkosta toiseen kulkevat signaalit. Tarvittaessa voit dokumentoida lohkokaaviota
myös lyhyellä tekstillä. Miten vakionopeussäädin voisi hyödyntää myötäkytkentää?

2. a) Alla on jousi-massa-vaimennin-systeemin dynaaminen malli, jossa ? on ulkoinen voima, y
on kappaleen paikkakoordinaatti ja v on kappaleen nopeus. Piirrä systeemille alkeislohkokaavio.
d
—(m-v)=r-(k-y+b-v
x (m +) (ky )

b) Moottorin kulmanopeuden & riippuvuutta moottorin saamasta jännitteestä / kuvataan alla annetulla
vakiokertoimisella mallilla, jossa i on moottorin erään virtapiirin virta, ja 7 on virran tuottama vääntö-
momentti . Esitä malli matriisinotaatiota käyttävänä tilaesitysmallina, jonka output on 0.

AY aisby , Toki , OrcosdT
dt Pi

3. a) Laske alla olevan lohkokaavion esittämän systeemin navat.
b) Laske alla olevan lohkokaavion systeemille siirtofunktio inputista 7 funktioon x

or [5] x | 1 T >
- s+1
1

s+10

 

 

 

 

4. a) Systeemin siirtofunktio on

G(s)= ——

. s +35+4.
Laske amplitudivahvistuksen ja vaihesiirron arvot kulmataajuudelle » = 1 rad/s. Ilmoita amplitudivahvis-
tus absoluuttisena vahvistuksena ja vaihesiirto asteina.
b) Eräs systeemi sisältää differentiaattorin. Mikä on sen DC-vahvistus? Perustele vastauksesi joko lasku-
toimituksella tai sanallisesti.

5. a) Piirrä prosessikaavion symboli, joka tarkoittaa päävalvomossa sijaitsevaa pinnankorkeuden osoitusta ja
säätöä.
b) Mitä kertoo venttiilin ominaiskäyrä?
c) Kuvaa lyhyesti kenttäsuunnittelun kaksi mahdollista toteutustapaa.

6. a) Jos A/D-muunnoksessa halutaan säilyttää 5 Hz taajuinen signaali, mikä on pisin mahdollinen näytevä-
11?
b) Systeemillä on yksi napa negatiivisella reaaliakselilla. Jos systeemiä muutetaan niin, että napa siirtyy
vasemmalle, miten muuttuu systeemin askelvaste?
c) Miksi numeerinen simulointi ei riitä stabiiliuden testaamiseen?