Exam text content

 

Automaatiotekniikan perusteet Pikkukokeet 07-12 / B-testi / pitkän tentin B-osa

Ta. Erään systeemin navat ovat 0,-1,0 . Onko systeemi BIBO-stabiili, marginaalisesti stabiili vai epästabiili? 1p.
7b. Erään systeemin siirtofunktio on alla. Johda systeemin BIBO-stabiiliusehdot Routh-testillä, ja esitä ne

kootusti epäyhtälökokoelmana. Ole huolellinen ja harkitseva ehtoja muokatessasi, ja esitä ehdot helposti
tulkittavassa muodossa 3p.

k

Ke sa
(s) S +a-s*+b-s+k

8. Erään systeemin siirtofunktio G on alla. Johda amplitudivahvistusfunktion ja vaihesiirtofunktion lausekkeet.

K -exp(-d-s
G D o 4
s-(T:s+1)
9a. Mikä/millainen on räjähdysvaarallisen tilan varoitusmerkki? Kuva + tarvittaessa lyhyt täsmennys! 1p.
9b. Taajuusmuuttajan avulla ohjattua moottoria käytetään mm. pumpuissa. Minkä edun saavuttamiseksi? 1p.

9c. ZN-menetelmä ehdottaa P-säätimen vahvistuksen arvoksi kriittisen arvon puolikasta. Kuinka monen
desibelin vahvistusvara sillä saavutetaan? 1p.

9d. Eräässä säätöpiirissä vaihevara on 60? , dB-vahvistusvara on 10 - dB, vaiheen ylimenokulmataajuus on

40-rad/s, ja vahvistuksen ylimenokulmataajuus on 20-rad/ s. Operaattori on Ilveksen kannattaja.
Mikä on piirin viivevara? 2p.

10a. Säätimen eräällä virityksellä eräs herkkyys oli 3. Toisella virityksellä vastaavaksi herkkyydeksi saatiin
4. Kumpi arvoista on parempi? 1p.

10b. Erään pinnankorkeuden mittaussysteemin siirtofunktio on alla. Mittaussysteemillä mitataan pinnan-
korkeus, joka kasvaa lineaarisesti alkuarvosta nolla kulmakertoimella 2. Päättele pätevällä

metodilla mittausvirheen teoreettinen raja-arvo ajan kasvaessa rajatta. 2p.
1
01
S +5+1
10c. — Valvomotilojen suunnittelussa huomioitavat seikat ... ranskalaisin viivoin. 2p.

lla. Systeemin output siirtyy tasapainoarvosta 3 tasapainoarvoon 8 inputin hetkellä nolla tapahtuneen
askelmuutoksen johdosta. Mikä on outputin arvo asettumisajan suuruisella hetkellä? 1p.

11b. Systeemin, jonka siirtofunktio on alla, askelvaste halutaan mahdollisimman nopeaksi sallimatta ylitystä.
Millä parametrin a arvolla tämä onnistuu? 1p.

1

H6-=
s'+a:s+1
11c. —Säätöpiirin herkkyys prosessin suhteen ja sen yhteydet säätöpiirin muihin keskeisiin ominaisuuksiin.

Kirjoita lyhyt ja ytimekäs essee. 2p.

12a. Selosta ytimekkäästi digitaalista PI-säätöä analogisen säädön perusteellisesti tuntevalle henkilölle, jolla ei
ole perustietoja digitaalisesta säädöstä . Vastaukseen kaivataan lohkokaavio, funktioiden graafisia esityksiä,
kaavoja , jotain tärkeää subjektiivisista valinnoista, sekä algoritminen/ proseduraalinen kuvaus, jonka avulla
säädön toimintaperiaate on kunnolla ymmärrettävissä. 2.5p.

12b. Profibus DP:n keskeiset ominaisuudet 2.5p.
 

Automaatiotekniikan perusteet Pitkän tentin A-osa / A- testi / Pikkukokeet 01-06 18.01.2010
1. Esitä OK-talon sisälämpötilan modernin hallinnan hyvin dokumentoitu lohkokaavio. 4p.

2a. Etäohjauksen tiedonsiirron yksinkertainen matemaattinen malli : oletukset, laskelma, malliyhtälön
tavanomainen esitysmuoto? 2p.

2b. Alla on erään jousi-massa-vaimennin -systeemin dynaaminen malli, jossa ? on ulkoinen voima, y on
kappaleen paikkakoordinaatti ja v on kappaleen nopeus. Piirrä systeemille alkeislohkokaavio. 2p.

mv) =r-(k-y+8-v)

3a. Erään säiliön nestetilavuus V riippuu tulotilavuusvirtauksesta 4 alla annetun mallin mukaisesti.

Tilavuuden toimintapistearvo on ie joka on myös erään tasapainotilan arvo. Johda lineaarinen malli,
jonka avulla voimme arvioida tilavuuden vaihtelua mainitun arvon ympäristössä.

JE KS 2p.
dt

3b. Moottorin kulmanopeuden & riippuvuutta moottorin saamasta jännitteestä V kuvataan alla annetulla
vakiokertoimisella mallilla, jossa i on moottorin erään virtapiirin virta, ja T on virran tuottama

vääntömomentti . Esitä malli matriisinotaatiota käyttävänä tilaesitysmallina, jonka output on 0.

di = = dä
Sput DK TEKI ; = t0e:o-=d:r 2p.
dt, dt
e"
4a.* Johda yksikköaskelfunktion Laplace-muunnos. Apukaava: ad £0> [er = 2p.
a
4b.' Mikä on SCADA ja mikä on sen merkitys ja tarkoitus PLC-asiayhteydessä? 1p.
4c. Salin sisälämpötilan mittausarvoa pitäisi kuvata virtaviestin avulla. Kerro lyhyesti aiheesta! 1p.

4d. Mitä tarkoittaa salin ilmastoinnin instrumentointikaavion erään piirrosmerkin kirjainlyhenne TIR ? 1p.
5a. Mikä siirtofunktio kuvaa yhden minuutin viivästystä, jos aikayksikkö on sekunti? 1p.
5b. Mikäonintegraattorin siirtofunktio? 1p.

5c. Salin erästä ilmastointikojetta ohjaavan säätimen vakiokertoiminen malli säätimen inputista €
säätimen outputiin U saattaisi olla 4+4-4= b-ö+c-e . Johda säätimelle siirtofunktio. 2p.

5d. Läpivirtaussäiliön pinnankorkeutta voidaan hallita sekä ilman takaisinkytkentää että vaikkapa P-sää-
töön tukeutuen. Vertaile näiden vaihtoehtojen säätötuloksia asetusarvon muutoksen jälkeen sekä

tarkkuuden että nopeuden osalta, ja kerro myös säätimen virityksen vaikutuksesta. 1p.
6a. Laske alla olevan lohkokaavion esittämän systeemin navat. 2p.
6b. Laske alla olevan lohkokaavion systeemille siirtofunktio inputista 7 funktioon x. 2p.

6c. Piirrä alla olevaa lohkokaaviota vastaava signaalivirtauskaavio. 1p.