Курсовая работа - Интегрированные системы проектирования и управления
Подождите немного. Документ загружается.
Изм. Лист № докум. Подпис
ь
Дата
Лист
Синтез адаптивной системы управления
6.0
2
5,07.0
2
minmax
tt
t
П
мм
Модель нелинейна, необходимо провести линеаризацию
функциональных преобразователей (ФП) и умножителей.
1)
46,0
)(
SSf
Линеаризуем эту зависимость. Составим уравнение касательной к
уравнению
46,0
)(
SSf
в рабочей точке
ммS 13
, которое имеет вид:
),21.0()()()(
SSfSfSg
где
05.213.0)(
46,0
Sf
5.421.046.046.046.0)(
46,146,1146,0
VS
dS
df
Sf
995.25.4)21.0(5.405.2)( SSSg
Линеаризовав, получили уравнение касательной
995.25.4)( SSg
где
5.4K
– тангенс угла наклона касательной в рабочей точке
ммS 21.0
,
мS 995.2
0
– отклонение касательной от начала координат.
5.4
s
K
2)
91.0
)(
ПП
ttf
Линеаризуем эту зависимость. Составим уравнение касательной к
уравнению в точке
ммt
П
95.0
, которое имеет вид:
),6.0()()()(
ПППП
ttftftg
где
59.16.0)(
91.0
П
tf
4.26,091,091,091,0)(
91,1
91,1191,0
ПП
П
П
tt
dt
df
tf
87.34.2)6,0(4.259,1)(
ППП
tttg
Линеаризовав, получили уравнение касательной,
87.34.2)(
ПП
ttg
, где
4.2K
– тангенс угла наклона касательной в рабочей точке
ммt
П
6.0
,
ммt
П
87.3
0
– отклонение касательной от начала координат.
4.2
t
K
91,046,0
646.15
П
tSV
, м/мин
11
Изм. Лист № докум. Подпис
ь
Дата
Лист
Синтез адаптивной системы управления
0,,
),(646.15
)()(646.15
,09146,091,046,046,091,0
91.046.091,046,046,091,091,046,0
91,091,046,046,0
ППП
ППП
ПП
tStSSt
tStSSttSVV
ttSSVV
(произведение малых приращений можно не учитывать)
91,0
46,0
91,0
46,046,091,0
329.2421,0646.156,0646.15
ПП
tStSV
ППtП
S
ttKt
SSKS
П
4.2
5.4
91,0
46,0
П
tSV 8.7605.112
05.112)(
ПРПР
KpW
Датчик обратной связи
Wду(р)=Кду/(Тду*р+1), тогда
096.0
9.51
5
)(
ДУ
pW
Усилитель УС. Является безинерционным звеном, его передаточную функцию
находим из условия:
ДУПРПУДПЭУСКУРС
KKKKKKKK
,
где
РС
K
находим из условия:
РС
K
1
р
з
К
РС
=216,4;
12
Изм. Лист № докум. Подпис
ь
Дата
Лист
Синтез адаптивной системы управления
7.8543
096.0*05.112*00014,0*529.1*11*1
4.216
*****
К
РС
ДУПРПУДПЭКУ
УС
ККККKK
К
Рисунок 5. Структурная схема скорректированной САР
Корректирующее устройство
)13,34)(1001,0(
)11,0)(104,0(
)(
pp
pp
pW
Основной контур системы
Рисунок 6. Основной контур системы
13
Изм. Лист № докум. Подпис
ь
Дата
Лист
Синтез адаптивной системы управления
Рисунок 7. Переходный процесс замкнутой Сау без возмущений
14
Изм. Лист № докум. Подпис
ь
Дата
Лист
Синтез адаптивной системы управления
Рисунок 8.основной контур системы с подачей возмущений.
Рисунок 9. Переходный процесс замкнутой САР при максимальном скачке возмущения.
15
Изм. Лист № докум. Подпис
ь
Дата
Лист
Синтез адаптивной системы управления
Обоснование необходимости применения адаптивного
управления
Обычные (неадаптивные) системы управления рассматриваются, исходя из
следующих предпосылок:
1) характер возмущающих воздействий на систему управления известен;
2) структура и параметры объекта управления и управляющего устройства
остаются неизменными в процессе управления.
Однако в действительности:
1) параметры и структура объекта управления могут меняться непредвиденным
образом в процессе функционирования системы управления;
2) характер возмущающих воздействий, принятых при расчете может не
соответствовать их действительным характеристикам.
Все эти отличия на практике приводят к расстройке системы, отклонению
от расчетных режимов работы, ухудшению показателей качества управления,
потере устойчивости. Задача управления усложняется.
Управление такими объектами возможно в том случае, если тем или иным
способом организовать получение и использование оперативной информации о
происходящих в ОУ изменениях. Это и есть адаптация.
АдСУ состоит из двух частей:
1) Основная система управления, образованная контуром: УУо – ОУ – ОС
(устройство управления основным контуром – объект управления – обратная
связь).
2) Контур адаптации УУа, осуществляющий настройку основного контура,
изменяя его параметры или структуру с целью обеспечения необходимого
качества процессов управления при изменяющихся условиях работы. Контур
адаптации – второй уровень управления.
Коэффициент передачи процесса резания может изменяться в большое
количество раз. На изменение
пр
K
могут оказывать влияние следующие
16
Изм. Лист № докум. Подпис
ь
Дата
Лист
Синтез адаптивной системы управления
факторы: величина припуска tп, изменение условий среды, в которой
происходит обработка, изменение физико-химических свойств обрабатываемого
и инструментального материала. При таких вариациях коэффициента передачи
процесса резания обычные САР скоростью резания с постоянными параметрами
корректирующих и управляющих элементов не смогут обеспечить требуемые
условия точности в изменяющихся условиях процесса резания. Например, при
На практике часто случается так, что
пр
K
изменяется в несколько раз из-за
изменений среды, в которой находится объект управления. В этом случае может
произойти потеря устойчивости, что крайне не желательно на производстве.
Пусть
пр
K
увеличился в 2 раз. Тогда в системе будут наблюдаться
неустойчивые колебания:
Рисунок10. Переходной процесс при изменении Кпр в 3 раза.
17
Изм. Лист № докум. Подпис
ь
Дата
Лист
Синтез адаптивной системы управления
Из рисунка видно, что система будет выходить из строя при большом изменении
пр
K
.
При пульсирующем изменении Кпр .
Рисунок11. работа классической системы при пульсирующем изменении Кпр.
Из рис.10, рис.11 видно, что классическая система плохо приспособлена для
практического применения, так как на нее влияет пульсация и значительное
увеличение Кпр. Для обеспечения требуемых свойств системы необходимо
синтезировать структуру АдСУ, инвариантную к изменению коэффициента
передачи объекта управления.
18
Изм. Лист № докум. Подпис
ь
Дата
Лист
Синтез адаптивной системы управления
Выбор класса адаптивной системы управления,
функциональная схема
В тех случаях, когда изменения параметров объекта настолько
значительны, что классические принципы управления становятся
недостаточными, а контуры систем управления с неизменной настройкой –
практически непригодными, возникает мысль о введении в систему
дополнительных управляющих органов, осуществляющих перестройку
параметров контура управления (как правило, управляющего устройства,
поскольку изменять параметры объекта обычно технически трудно). Наиболее
распространенной и простой в реализации адаптивной системой является
самонастраивающаяся система с замкнутым контуром адаптации. Так как задача
адаптации – поддержание заданной величины, то в нашем случае будет
применена система со стабилизацией качества. Функциональная схема такой
системы приведена на рис.12
Рисунок 12. Схема СНС с эталонной моделью.
19
0
1
k
)(tU
0
k
)(tx
)(tx
0
)(
)(
k
tx
tx
Изм. Лист № докум. Подпис
ь
Дата
Лист
Синтез адаптивной системы управления
В качестве объекта управления будем понимать процесс резания, двигатель
и передаточное устройство. Сигнал U(t) одновременно поступает на объект
управления и на его эталонную модель. Снятый с объекта управления сигнал
X(t) делится на сигнал с эталонной модели X’(t). Далее полученный
коэффициент K0 возводится в степень -1 и вводится в основной контур. Тем
самым обеспечивается неизменность коэффициента разомкнутой системы, она
становится стационарной.
Разработка структурной схемы адаптивной системы
управления, расчет элементов контура адаптации
Определим параметры адаптивного контура для исходной системы. Динамика
эталонной модели определяется динамикой электродвигателя и передаточного
устройства:
)1056.0
2
00228.0(
1
)(
pp
pW
ЭМ
После выхода из первого блока деления мы получаем величину Ко
реального объекта управления, который является делителем второго блока
деления. После прохождения второго блока деления сигнал становится равным
0
0
.
РС
KK
K K
K
Где:
0,024
ПРПУДВ
KKKK
. Этот коэффициент
необходимо добавить в регулятор, для того, что бы коэффициент передачи
системы в целом не изменился и оставался равным К, относительно которого
была спроектирована система.
В схеме используется два блока деления. При этом в начальный момент
времени все сигналы равны 0. Это может вызвать некорректность работы, так
20