Exam text content

 

ASE-1130 Automaatio — Osatentti 1/3 19.02.2015 Terho Jussila

Tehtävän 3a nyt ratkaisematta jättävä saa tenttiä Tehtävän 3a aiheen Osatentissä 2/3.

Tehtävän TIS nyt ratkaisematta jättävä saa tenttiä TIS-aiheen tehtävän Osatentissä 2/3.

14. Autonkuljettaja pyrkii aiamaan autoaan nopeusrajoituksen sallimalla maksiminopeudella. Piirrä
ja dokumentoi lohkokaavio, joka kuvaa hänen ja auton yhteistoimintaa (vuorovaikutusta).
Sisällytä vastaukseen päätösten tekijä, päätöksenteon perusteita ja toimenpiteitä. 3p.

/
46. Mitä/millaista tehtävä tarkoitetaan esimerkiksi mikroluokan SD207 lämpötilan regulointitehtä-
/ vällä? Sisällytä vastaukseen tehtävän keskeisiä haasteita ja tavoite. Vastaa lyhyesti. 1p.

2a. Monen systeemin inputin u vaikutusta systeemin outputiin » voidaan kuvata oheisella vakio-
kertoimisella mallirakenteella, jossa K on vahvistus ja 7 on aikavakio. Laivan peräsimen
kulmakin voi riippua ohjearvostaan mallin mukaisesti niin, että 7=10 (tms.) ja K =1. Piirrä
mallille alkeislohkokaavio: 2p.

T HN+ yl) = Kul1)

2b. Kesällä 1983 muutama TTKK/TTY:n teekkari oli kesätöissä ASEAn kaapelitehtaassa päällys-
tämässä kuparikaapelia eristeellä. Lähes vakionopeudella 2 m/s liikkuneen kaapelin päälle
ruiskutettiin extruderin (muovipuristimen) muodostamaa kuumaa eristemassaa. Teekkari arvioi
aikaan saadun eristeen paksuutta mittaamalla liikkuvan kaapelin ympärysmitan mittanauhalla
ja laskemalla ... Eristeen kuumuuden vuoksi mittausta ei voitu tehdä heti extruderin jälkeen.
Liikkuva kaapeli jäähdytettiinkin 10 m pitkässä kylmällä vedellä täytetyssä kanavassa, jonka
loppupään kohdalla ympärysmitta sitten mitattiin (liikkuvasta kaapelista!). Muodosta malliyh-
tälö, joka kuvaa ympärysmitan mittaustulosfunktion m riippuvuutta extruderilla syntyneestä
ympärysmittafunktiosta y. Oleta, että jäähtyminen ei muuta ympärysmittaa. 2p.

3a. Hydrauliikassa ja prosessiteollisuudessa tutkitaan joskus läpivirtaussäiliön nesteen pinnankor-
keuden £ riippuvuutta tulovirtauksen tilavuusvirtauksesta g. Epälineaarinen malli (1) on joh-

dettu eräälle säiliölle. Halutussa tasapainossa h on vakio hy, ja g on vakio Jo. Muuttujien
vähäisiä poikkeamia tasapainoarvoistaan kuvataan lineaarisella differentiaaliyhtälöllä (2), jossa

parametrit a ja b valitaan sopiviksi. Laske parametrille a sopiva arvo, kun i =4. 2p.
1) = g(t) - 0.03 [AN alias h= g-0.03 p"* (1)
d
7 POW) =a (1) -h,) + b(g(1) -4,) (2)
b. Johda funktion / Laplace-muunnos integroimalla, kun 2p.

1<5 e
Apukaava: 470—> Jen dt =—
a

a 0 2
0 = |

15

1/2
 

 

4a. Erään staattisen LTI-systeemin vahvistus on 1 (yksi). Mikä on systeemin siirtofunktio? — 0.5p.

4b. Mikä on differentiaattorin (derivoijan, derivointielimen) siirtofunktio? 0.5p.
4c. Mikä on integraattorin siirtofunktio? 0.5p.
4d. Mikä siirtofunktio kuvaa 3 sekunnin viivästystä? 0.5p.
4e. Johda Tehtävän 2a mallille siirtofunktio ja luonnollisen vasteen Laplace-muunnos. 2.0p.
5. a) Johda ja sievennä Kuvan 5a lohkokaaviolle siirtofunktio funktiosta 7 funktioon y. 2.5p.

b) Johda ja sievennä Kuvan 5b lohkokaaviolle siirtofunktio funktiosta e funktioon d. 1.5p.

(Challenging Control of Inverted Pendulum!)

 

  
  

Kuva 5b. = (Erään säätimen alisysteemi)

LAB.

a) Selosta lyhyesti ja ytimekkäästi Ziegler-Nichols -kokeen tarkoitusta, sisältöä/suoritustapaa sekä
kokeessa etsittävän numeerisen tiedon luonnetta ja käyttöä. 2p.

b) Esitä ideaalisen (suotimettoman) PID-säätimen outputin hetkellisarvon kaava ja nimeä sen

parametrit ammattitermein. Kerro myös D-osan (edelleen suotimettomasta) modifikaatiosta, jolla
pyritään pehmentämään säätimen D-osan toimintaa. 2p.

TIS. Jos et nyt vastaa, niin saat vastata Osatentin 2/3 TISlauskysymykseen:

a) Mitkä kaksi säädettävää suuretta ovat tärkeimmät tislaustuotteen laadun kannalta? 1p.
b) Mainitse kaksi häiriötä, jotka vaikuttavat tislausprosessin säätöön. 1p.
c) Mitä komponentteja ao. kuvassa on, ja mitä mahdolliset kirjainkoodit kertovat niistä? 2p.