Hydraulický systém


  Miestnosť:
     Laboratorium modernych metód riadenia fyzikálnych systémov (V142a)

  Správca modelu:
     Ing. Matej Oravec
     Ing. Dominik Vošček

  Výrobca:
     Kybernetika s.r.o.

 

Stručná charakteristika modelu

  • výukový laboratórny model hydraulického systému
  • vhodný pre štúdium a experimenty súvisiace s teóriou riadenia dynamických systémov
  • identifikáciu a riadenie v reálnom čase cez komunikáciu s PLC Micrologix 1200
  • široké spektrum použitia riadiacich algoritmov na úrovni prostredia Matlab na báze OPC a DDE komunikačných protokolov

Galéria

144 144


Mechanické prevedenie

  • Model pozostáva z dvoch valcových nádob umiestnených pod sebou, ktoré sú navzájom prepojené hadičkou. Kvapalina je do prvej nádoby privádzaná z vaničky cez prívodnú trubicu prostredníctvom membránového čerpadla, pod vplyvom hydrostatického tlaku preteká cez prepojovaciu hadičku do druhej nádoby a následne vyteká späť do vaničky. Veľkosť prierezu výstupných otvorov oboch nádob je možné meniť, pričom k dispozícii sú štyri rôzne prierezy pre každú nádobu.
  • Systém dvoch nádob predstavuje dvojkapacitný článok bez astatizmu, pričom riadenou veličinou je výška hladiny kvapaliny v druhej nádobe h2.
  • Napätie motora čerpadla je ovládané pomocou frekvenčného meniča Allen-Bradley PowerFlex 40, ktorý je pripojený na vstupno-výstupnú analógovú kartu PLC automatu Micrologix 1200.
  • Vstupné a výstupné údaje PLC automatu môžu byť spracovávané riadiacim algoritmom priamo v PLC alebo algoritmom naprogramovaným v Matlabe/Simulinku a spusteným v osobnom počítači (PC). pričom komunikácia medzi PLC a PC je realizovaná na základe DDE a OPC komunikačných protokolov.

Obr.1 Schéma mechanického prevedenia modelu

Systémový opis modelu

  • riadiace vstupy

    • napätie motora čerpadla privádzané na frekvenčný menič U (vstup pre ovládanie frekvencie fm)
  • poruchové vstupy

    • zmena prierezu výstupých otvorov nádob, napr. otvorením ďalších otvorov
    • vplyv nemerateľných porúch d
  • merané výstupy

    • výška hladiny kvapaliny v prvej nádobe h1
    • výška hladiny kvapaliny v druhej nádobe h2

Obr.2 Systémový opis modelu


Projekty


Využitie modelu v pedagogickom procese

  • predmety

  • Základy automatického riadenia (2.ročník Bc. štúdia)
  • Simulačné systémy (2.ročník Bc. štúdia)
  • Riadenie a umelá inteligencia (1.ročník Ing. štúdia)
  • Optimálne riadenie hybridných systémov (1.ročník Ing. štúdia)
  • riešené bakalárske práce

  • KALIVODA, Jakub: Realizácia systému riadenia hydraulickej sústavy na báze PLC automatu
    (vedúci ZP: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD., konzultant ZP: Ing. Štefan Jajčišin) - 2011
  • TOMČÁK, Matúš: Spracovanie tutoriálu aplikačného využitia Toolboxu SimHydraulics v modelovaní hydraulických systémov
    (vedúci ZP: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD., konzultant ZP: Ing. Jakub Čerkala) - 2013
  • GOFFA, Tomáš: Meranie a frekvenčná analýza mechanického kmitania vybraných laboratórnych modelov
    (vedúci ZP: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD., konzultant ZP: Ing. Matej Oravec ) - 2017
  • GRIGĽÁK, Dominik: Modelovanie, analýza, riadenie a simulácia hybridných systémov
    (vedúci ZP: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD., konzultant ZP: Ing. Dominik Vošček ) - 2017
  • riešené diplomové práce

  • MURÍN, Miroslav: Programové moduly pre diagnostiku vibrácií modelov fyzikálnych systémov CMMRaPI v simulačnom prostredí Matlab
    (vedúci ZP: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD., konzultant ZP: Ing. Matej Oravec ) - 2018
  • MUDRÁK, Pavol: Aplikácia pre modelovanie, riadenie a simuláciu modelu fyzikálneho systému s využitím neurónových modelov
    (vedúci ZP: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD., konzultant ZP: Ing. Matej Oravec ) - 2016
  • DUHÁŇOVÁ, Simona: Modelovanie a vizualizácia riadenia hydraulického systému s využitím simulačného prostredia MATLAB/Simulink a nástroja pre vizualizáciu Intouch
    (vedúci ZP: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD., konzultant ZP: Ing. Matej Oravec ) - 2016
  • MATYS, Matúš: Prediktívne riadenie virtuálnych modelov fyzikálnych systémov
    (vedúci ZP: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD., konzultant ZP: Ing. Štefan Jajčišin) - 2013
  • TOMÁNEK, Marek: Neurónové adaptívne riadenie laboratórneho modelu hydraulického systému - internetový pristup
    (vedúci ZP: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD., konzultant ZP: Ing. Štefan Jajčišin) - 2013
  • ČERKALA, Jakub: Aplikácia výsledkov experimentálnej identifikácie v návrhu algoritmov riadenia reálneho modelu hydraulického systému
    (vedúci ZP: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD., konzultant ZP: Ing. Štefan Jajčišin) - 2012

Využitie modelu v rámci výskumnej činnosti

  • riešené dizertačné práce

  • JAJČIŠIN, Štefan: Návrh algoritmov prediktívneho riadenia s využitím nelineárnych modelov fyzikálnych systémov
    (školiteľ: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD.) - 2013
  • Ing. ORAVEC, Matej: Metódy a prístupy nedeštruktívnej diagnostiky dynamických systémov
    (školiteľ: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD.) - 2018 - zatiaľ neobhájená
  • Ing. VOŠČEK, Dominik: Hybridné modely kyber-fyzikálnych systémov a ich aplikácia v rámci distribuovaného systému riadenia
    (školiteľ: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD.) - 2019 - zatiaľ neobhájená
  • publikácie

  • 2017

    JADLOVSKÁ A. - VOŠČEK, D.
    Modelling and control of a cyber-physical system represented by hydraulic coupled tanks . In: SAMI 2017. - Danvers : IEEE, 2017 S. 439-444. - ISBN 978-1-5090-5654-5  

    ORAVEC, M. - JADLOVSKÁ, A.: Sensors Fault Diagnosis Algorithm Design of a Hydraulic System . In: Acta Electrotechnica et Informatica 2017 - Košice: TU, 2017 PP. 30 - 37. - ISSN 1335-8243 (ADF) 

  • 2014

    ČERKALA, J. - JADLOVSKÁ, A.: Methodology for experimental identification of the laboratory hydraulic system. In: Annals of Faculty Engineering Hunedoara–International Journal of Engineering, 3:33–40, 2014. ISSN 1584-2673. (ADE). PDF 

  • 2013

    JAJČIŠIN, Š. a JADLOVSKÁ, A.: Návrh algoritmov prediktívneho riadenia s využitím nelineárnych modelov fyzikálnych systémov, 1. vyd - Košice : elfa - 2013. - 139 s.. - ISBN 978-80-8086-229-9.

    JADLOVSKÝ, J - ČOPÍK, M.- PAPCUN, P.: Distribuované systémy riadenia. 1. vyd - Košice : elfa - 2013. - 215 s.. - ISBN 978-80-8086-227-5.

    JADLOVSKÁ A., ČERKALA, J. a M. TOMČÁK: Aplikačný toolbox SimHydraulics v modelovaní hydraulických systémov s krátkym vedením In: Electrical Engineering and Informatics 4 : proceedings of the Faculty of Electrical Engineering and Informatics of the Technical University of Košice. - Košice : FEI TU, 2013 S. 321-326. - ISBN 978-80-553-1440-2 , (AED) PDF 

  • 2012
      JADLOVSKÁ, A. - JAJČIŠIN, Š.: Using Neural Networks for Physical Systems Behaviour Prediction, In: AEI 2012 Conference: Applied Electrical Engineering and Informatics : proc. - Košice : FEI TU, 2012. - ISBN 978-80-553-1030-5. (AFC)  

      ČERKALA, J. – JADLOVSKÁ A.: Experimentálna identifikácia nelineárneho dynamického systému pomocou IDENT Tool v prostredí Matlab. Electrical Engineering and Informatics: Proceeding of the Faculty of Electrical Engineering and Informatics of the Technical University of Kosice. 2012, ISSN 978-80-553-0460-1.  

      ČERKALA, J. - JADLOVSKÁ, A.: Aplikačné využitie Matlab-DDE komunikácie s multiprogramovým prístupom a vykresľovaním v reálnom čase pre identifikáciu a riadenie laboratórneho modelu. In: 20th Annual Conference Proceedings of the International Scientific Conference - Technical Computing Bratislava 2012, Hotel Sorea Regia, Bratislava, 7. november 2012, www.posterus.sk/tcb2012, CD-ROM, 8 s., ISBN 978-80-970519-4-5, (AFD) PDF  PDF 

  • 2011
      JAJČIŠIN, Š. – JADLOVSKÁ, A.: Riadenie laboratórneho modelu hydraulického systému. In: Electroscope – online časopis pro elektrotechniku, ročník 2011, číslo III. ISSN 1802-4564, Dostupné na internete: http://147.228.94.30/index.php?option=com_content&view=article&id=280:riadenie-laboratorneho-modelu-hydraulickeho-systemu-&catid=34:cislo-32011-&Itemid=48 (2011). (ADE)  

      JAJČIŠIN, Š.: Verification of Control Algorithms with DDE Communication on Real Hydraulic System. In: SCYR 2011 : 11th Scientific Conference of Young Researchers of Faculty of Electrical Engineering and Informatics Technical University of Košice: proc. - Košice : FEI TU, 2011 S. 388-391. - ISBN 978-80-553-0644-5. (AFD)

      JAJČIŠIN, Š. – JADLOVSKÁ, A.: Aplikácia DDE a OPC komunikačných protokolov v identifikácii a riadení reálneho systému, In: Electrical Engineering and Informatics 2 : Proceeding of the Faculty of Electrical Engineering and Informatics of the Technical University of Košice. - Košice, FEI TU, 2011 S. 365-370. - ISBN 978-80-553-0611-7. (AED)
  • 2010
      ČERKALA, J. – JADLOVSKÁ A.: Aplikácia System Identification Toolboxu v experimentálnej identifikácii lineárnych dynamických systémov. Electrical Engineering and Informatics: Proceeding of the Faculty of Electrical Engineering and Informatics of the Technical University of Kosice. 2010, s. 540-545. ISSN 978-80- 553-0460-1.  

    144 

Profil

Infraštruktúra

Laboratóriá

Členovia

Predmety

Modely



Výskum

CERN

Galéria

Partneri


144