Exam text content

ASE-1251 Järjestelmien ohjaus C-testi (Osatentti 3/3) 01.12.2016

Ei omia dokumentteja eikä elektronisia laitteita. Saat lainaksi kaavaston. Palauta se ilman
lisämerkintöjä, kiitos. Tehtävien 09-11 numerointi vastaa luentojen, laskuharjoitusten ja viik-
kokokeiden numerointia. Jo arvosteltua viikkokoettasi vastaavan tehtävän mahdollista
vastaustasi ei nyt arvostella.

Pe 02.12.2016 klo 08:30-10:00 salissa RH215 tarjolla on vierailuluento, jossa kerrotaan

lontooksi teollisen suotimen kokeellisesti määritetyn kaistanleveyden mallipohjaisesta verifi-

oinnista. TUTkimusta opetukseen, nääs! Esitys yhdistelee siis Aiheiden 09 ja 11 asioita.
| Suodin kytkeytyy myös kahteen opintojaksolla käsiteltyyn suotimeen. Tervetuloa!

Tehtävä Ilves. Ilves kohtaa Rauman Lukon tänään klo 18.30 alkavassa kendoliigan jääkyyk-
käottelussa. Veikkaa ottelun lopputulos, ja lopeta sitten kaikki arvailu kahdeksi tunniksi.

3 D
Tehtävä 09 EZ
Värähtelyt ja niiden taajuusvasteanalyysi S

a) Johda ja esitä alla annetun siirtofunktion magnitudi (amplitudivahvistus, amplitudivaste)

 

kulmataajuuden w funktiona olettaen, että parametrit ovat reaalilukuja: 2p.
kes a 3
Os) = NS:
s ao

 

b. Johda ja esitä alla annetun siirtofunktion vaihe (vaihesiirto, vaihevaste) kulmataajuuden
w funktiona: 2p.

1 =

10. —
(&) s? +s+1

 

1/2

 
Tehtävä 10
Säätöpiirin stabiiliuden analyysia taajuusvasteen avulla

a. Ziegler ja Nichols suosittelivat (vuonna 1942!) P-säätimen proportionaalivahvistukseksi
sen kriittisen arvon puolikasta. Kuinka suuren desibelivahvistusvaran sillä saa? 1p.

b. Eräässä lineaarisessa aikainvariantissa säätöpiirissä säädin oli lineaarinen aikainvariantti
säädin, jonka outputsignaalin viivästäminen oli myös mahdollista. Viivästämällä säätimen
outputia 6 sekuntia lineaarisen aikainvariantin anturin outputiin syntyi vakioamplitudinen
värähtely, jonka jaksonaika oli 36 sekuntia. Päättele vaihevara, ja ilmaise se asteina.

1p.

c. Pitkää eristettyä metallitankoa lämmitettiin sen toisesta päästä, ohjaussuureena hyvin
nopean lämmittimen muodostama Celsius-lämpötila. Lämmittimen malliksi riittäköön
positiivinen vakiovahvistus a. Tangon erään poikkileikkauksen Fahrenheit-lämpötilalle
määrättiin asetusarvo. Poikkileikkauksen lämpötila mitattiin hyvin nopealla anturilla. Sen
malliksi riittäköön ykkösen suuruinen vahvistus. Lämmittimen lämpötilaa ohjattiin P-sääti-
men avulla. Prosessin siirtofunktio G(s) lämmittimen lämpötilasta poikkileikkauksen läm-

pötilaan sekä sen vaihe radiaaneissa P,,(w) ja magnitudi M(w) annetaan alla. Stabiilin

prosessin mallin parametrit ovat lämmityskohdan ja poikkileikkauksen välinen etäisyys x,
positiivinen lämpötekninen parametri b ja ei-negatiivinen kulmataajuus w. Päättele P-

säätimen kriittinen vahvistus. 2p.
—x.f6s bw bw
G(s)=1.8e > PalW)= X =— M(w)=1.8exp(-x 33 )
Tehtävä 11
Säätöpiirin suorituskyvyn ja sen pysyvyyden taajuusvasteanalyysia. Yhteenvetoa.
a. Luettele takaisinkytkennän käytön neljä erillistä haittaa (heikkoutta). 1p.
b. Päättele Tehtävän 10c prosessin mallin kaistanleveys. 1p.

c. Päättele Tehtävän 10c prosessin mallin H, -normi, ja perustele vastauksesi hyvin. 1p.

d. Laske säätöpiirin taajuusvasteen herkkyys anturin taajuusvasteen suhteen vaiheenylime-
nokulmataajuudella, kun piirin ylävahvistusvara (ylävarmuuskerroin) on 10) Älä siis käytä
kaavaa, joka on johdettu herkkyydelle prosessin tai säätimen suhteen! 1p.

 

2/2