background image

LABORATORIUM PODSTAW AUTOMATYKI
Ćw 1
. Modelowanie układów automatyki w programie PSCAD

Wymagania:

1. Budowa układu regulacji

Przebieg ćwiczenia

1. Zbudować układ regulacji z obiektem regulacji o transmitancji G

o

(s), 

serwomechanizmem o transmitancji G

s

(s)  oraz regulatorem o transmitancji G

r

(s), 

gdzie:

G

o

(

)=

1

2s+1

e

0.5s

G

s

s=e

0,2 s

G

r

(

s)=3

Wartość zadana w(t)=1,5.

2. Zwizualizować przebiegi: wartości zadanej w(t), uchybu e(t), wyjścia regulatora y(t).

background image

Informacje wstępne dotyczące oprogramowania PSCAD

PSCAD   jest   programem   umożliwiającym   modelowanie   matematyczne   układów 

elektroenergetycznych,   jak   i   układów   automatyki.   Pobrać   można   go   ze   strony: 

www.pscad.com

  po   uprzednim   założeniu   konta.   Do   pracy   programu   wymagany   jest 

kompilator EGCS języka Fortran – również do pobrania ze strony. 

Projekt

Nowy projekt tworzy się:  File->New->

Case

. Po dokonaniu wyboru na polu „Workspace” 

pojawia   się   nowy   projekt   o   domyślnej   nazwie   „noname”,   ikona   obok   nazwy   ma   kolor 
niebieski co oznacza, że projekt jest aktywny (można dokonywać na nim symulacji). Po 
dwukrotnym kliknięciu LPM pojawia się puste pole, gdzie tworzone będą modele. 

Po kliknięciu  PPM->Project settings   na nazwie projektu pojawia się okno właściwości 
symulacji. Tutaj dokonuje się zmiany czasu trwania symulacji (Runtime->Duration of run-  
wartość domyślna to 0,5s). Czas symulacji należy dobrać wg. potrzeby.

Biblioteka

Po   dwukrotnym   kliknięciu   LPM   na   „master   (Master   Library)”   otwiera   się   okno   głównej 
biblioteki programu. Na potrzeby przedmiotu, wykorzystane zostaną tylko podbiblioteki:
MISCELLANEOUS,   I/O   DEVICES,   CSMF   i   LOGICAL.   Często   używane   bloki   znaleźć 
można również na pasku bocznym w głównym oknie programu. Do podbiblioteki wchodzi 
się klikając na strzałce „More on...”, wychodzi przyciskiem „Backspace <-” na klawiaturze.

Ilustracja 1: Widok główny programu PSCAD

background image

Tworzenie modelu

Projekt   tworzy   się   metodą   „CTRL-C   +   CTRL-V   –   po   wejściu   do   biblioteki   kopiujemy 
interesujący na blok, przechodzimy do widoku projektu i wklejamy. Obrót bloku na pomocą 
przycisku R na klawiaturze.

Elementy łączy się za pomocą „wire mode” (ikona na górnym pasku narzędzi) lub bloku 
„Wire”   (na   pasku   bocznym).   Bloki   muszą   dokładnie   się   stykać,   nie   mogą   na   siebie 
nachodzić.   Niedokładne   połączenie   jest   częstą   przyczyną   błędów.   Po   wykonaniu 
połączenia warto odświeżyć ekran (F5).

Większość bloków posiada możliwość ustawienia pewnych właściwości – okno wywołuje 
się   przez   dwukrotne   kliknięcie   LPM   lub  PPM->Edit   parameters...  Dla   każdego   bloku 
dostępny jest plik pomocy, wywoływany klawiszem F1 po uprzednim zaznaczeniu bloku.

Separatorem dziesiętnym w programie PSCAD jest kropka!

Symulację   uruchomia   się   za   pomocą   przycisku   „Run”.   Na   dole   ekranu   pojawia   się 
informacja o statusie modelowania. Zielone flagi oznaczają powodzenie, czerwone błąd. 
Aby   znaleźć   błąd,   należy   za   pomocą   „+”   dotrzeć   do   najgłębiej   zagnieżdżonej   flagi,   a 
następnie dwukrotnie kliknąć LPM – wskazane zostanie miejsc wystąpienia błędu wraz z 
opisem.

Jeśli przycisk „Run” jest nieaktywny oznacza to, że pracujemy na nieaktywnym projekcie 
(ikona obok jego nazwy jest szara). Aby uczynić dany projekt aktywnym:  PPM->Set as 
active.

Wizualizacja wyników

Wyniki   wizualizujemy  za   pomocą   bloku   „Output   channel”   (biblioteka   I/O   DEVICES   lub 
pasek   boczny),   przyłączając   go   w   wybranym   punkcie   układu.   W   jego   właściwościach 
zmienić należy zawartość pola „title” - nazwa ta wyświetlona zostanie na wykresie.
Następnym krokiem jest stworzenie okna wykresu – blok „Graph frame”. Klikając PPM na 
górnym   pasku   tego   bloku,   dodajemy   nowy   wykres   poleceniem   „Add   overlay   graph  
(analog)
” (skrót INSERT). Pojawia się puste, białe pole. Jedno okno wykresu zawierać 
może wiele przebiegów.
Należy teraz połączyć logicznie bloki „Output channel” i „Graph frame”:

PPM na bloku Output channel->Graphs/Meters/Controls->Add as curve,

następnie LPM na pustm polu wykresu (zaznaczenie), następnie PPM (wywołanie 
menu),   „Graph   frame->Paste   curve”,   powinna   pojawić   się   zakładka   z   nadaną 
uprzednio nazwą.

Przebiegi pojawią się dopiero po bezbłędnym zakończeniu symulacji.

Jeśli czas symulacji jest za krótki, uzyskane wyniki mogą różnić się od oczekiwanych. 
Należy wtedy wydłużyć czas symulacji (we właściwościach projektu). Czas symulacji ok. 
5s jest dobrym  punktem  wyjściowym.  Po zmianie  czasu  symulacji należy  ponownie ją 
uruchomić (Run).

Możliwe,   że   mimo   że   symulacja   wykonana   zostanie   poprawnie,   w   oknie   wykresu   nie 
pojawi   się   nic.   Najczęstszą   tego   przyczyną   są   złe   ustawienia   okna   wykresu   –   należy 
kliknąc LMP na środku okna wykresu (zaznaczyć go), a następnie wcisnąć przycisk R na 

background image

klawiaturze (lub PPM->Zoom->Reset all extents),następnie oddalić klawiszem „-”.

Przykład 1:
Zamodelowanie układu zadania wartości w(t) (niezbędne do wykonania ćwiczenia)

Wyjściem bloku TIME jest aktualny czas symulacji. Sygnał ten trafia na blok komparatora. 
Domyślne parametry widoczne na rysunku oznaczają: „po czasie 1 sekundy (Threshold 
Input Value
), dokonaj zmiany wyjścia bloku z 0 (Low output level) na 1 (High output level)”. 
Parametry należy zmodyfikować tak, by skok z 0 na 1,5 widoczny był po 0,1s. Należy 
pamiętać także, że domyślny czas symulacji (obserwacji) to 0,5s, co widoczne będzie na 
osi wykresu po wykonaniu symulacji.

background image

Przykład 2
Sprzężenie zwrotne

Blok  Summing/Differencing   Junctions  niezbędny   jest   do   zamodelowania  

ujemnego 

sprzężenia   zwrotnego

  –   sygnał   z   wyjścia   układu   odejmowany   jest   od   sygnału 

wejściowego do układu. Wyjściem bloku jest sygnał uchybu e(t).

Przykład 3
Tworzenie układu o zadanej transmitancji

Zamodelować w programie PSCAD układ o transmitancji  G(s)=

2

+1

e

2s

Zgodnie z własnościami schematów blokowych, transmitancję tą przedstawić można jako 

połącznie szeregowe:  G(s)=

2

+1

oraz  G(s)=e

2s

. Bloki modelujące te transmitancje 

znaleźć można w bibliotece CSMF. Niezbędna jest zmiana parametrów każdego z modeli 
(G = wzmocnienie, T=stała czasowa)

background image

Rozwiązanie zadania nr 1 i 2:
Schemat i przebiegi powinny być zbliżone.