Исследование цифровых СУЭП с апериодическими регуляторами состояния и регуляторами класса "вход-выход" - Производство и технологии курсовая работа

Главная

Производство и технологии
Исследование цифровых СУЭП с апериодическими регуляторами состояния и регуляторами класса "вход-выход"

Исследование оптимальных по критерию быстродействия цифровых электромеханических систем управления с апериодическими регуляторами состояния и типовых СУЭП с регуляторами класса "вход-выход". Определение скорости и положения вала рабочего органа.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
Кафедра микропроцессорных средств автоматизации
по дисциплине «Системы управления электроприводов»
Тема: Исследование цифровых СУЭП с апериодическими регуляторами состояния и регуляторами класса «вход-выход»
3. Математическое описание электромеханических объектов (ЭМОУ), процедура синтеза ЭМСУ и решение задачи подготовки данных к использованию компьютерной программы исследования цифровых СУЭП с регуляторами состояния.
4. Синтез и анализ САР скорости СУЭП с апериодическими регуляторами состояния.
5. Синтез и анализ САР положения СУЭП с апериодическими регуляторами состояния.
6. Синтез и анализ САР скорости СУЭП с регуляторами класса «вход-выход».
Цель работы: исследование оптимальных по критерию быстродействия цифровых электромеханических систем управления с апериодическими регуляторами состояния и типовых СУЭП с регуляторами класса «вход-выход».
В курсовой работе представлены результаты математического описания, синтеза и анализа СУЭП, причем ориентированных как на типовые, так и на нетиповые решения. При этом рассмотрены задачи исследования СУЭП применительно к 2-м основным координатам электропривода - скорости и положения вала рабочего органа.
управление регулятор электромеханический вал
3. Математическое описание электромеханических объектов (ЭМОУ)
Пусть линейный стационарный объект управления описывается дискретно-непрерывным векторно-матричным уравнением
где векторы состояния, управления и возмущения соответственно размерности ;
матрицы состояния, управления, возмущения размерности соответственно;
k номер такта дискретного управления.
В этом уравнении матрицы соответственно размерности , определение которых и является задачей синтеза.
Синтез свободного управляемого движения дискретно-непрерывной ЭМСУ
Управляемый свободный процесс в системе определяется парой матриц A, B объекта управления и матрицей регулятора состояния, призванной обеспечивать оптимальность переходных свободных движений при произвольных начальных значениях вектора состояния X(0). На первом этапе синтеза будем полагать равными нулю все внешние аддитивные воздействия . Тогда управление свободным движением примет вид
Для нахождения матрицы воспользуемся теоремой об n интервалах дискретного управления в сочетании с принципом оптимальности Беллмана [1]. Не снижая общности выкладок будем полагать, что оптимальное свободное движение системы завершается через n тактов дискретного управления в нулевой точке пространства состояний . Сформируем расширенный вектор-столбец состояния
и перепишем уравнение для случая управляемого свободного движения в виде
где D матрица управляемого состояния размерности (n+m)(n+m),
Зададимся некоторой произвольной дискретной управляющей последовательностью U(kT), k = 1, 2, ... , n, и рассмотрим движение системы в обратном времени, т. е. примем конечное нулевое состояние системы за начальное. Проинтегрируем уравнение (5) при нулевых начальных условиях X(0) = 0, воспользовавшись аппаратом переходных матриц состояния. Тогда получим векторное дискретное уравнение состояния
где расширенная обратная матрица перехода.
Сформируем матрицы дискретного управления W размерности и дискретного состояния G размерности в виде
W = [ U(-T) U(-2T) ... U(-nT) ] , (8)
G = [ X(-T) X(-2T) ... X(-nT) ] . (9)
Поскольку не наложены какие-либо ограничения на множества управляющих воздействий и дискретные состояния системы, а также, по определению, система находилась в нулевом начальном состоянии, очевидно, что ее движение в обратном (по отношению к принятому при синтезе) направлении будет носить оптимальный по быстродействию апериодический характер. Следовательно, с учетом выражения (2) искомая матрица определится в виде
Решение векторно-матричного уравнения (10) будет единственным при полном ранге матрицы G, т. е. если rank(G) = n.
На втором этапе синтеза определим матрицы , , входящие в выражение (2), для чего рассмотрим вынужденное движение системы.
Представим вектор-столбец установившихся состояний САУ в виде
где подвектор размерности m1, определяющий заданное установившееся состояние системы, т. е. ,
подвектор размерности (n-m)1, включающий в себя остальные координаты состояния системы управления.
Соответствующую матрицу установившихся состояний представим в виде блочной матрицы
где подматрицы соответственно размерности .
Представим все аддитивные воздействия на систему в виде обобщенного вектора-столбца размерности (2m+d)1 задающих и возмущающих воздействий, т.е.
и зададимся численными значениями его 2 компонент 2 раз, из которых сформируем неособую матрицу Q аддитивных воздействий размерностью (2m+d)(2m+d) в виде
Тогда, с учетом введенных обозначений (2…14) уравнение (1) для квазиустановившихся состояний системы () можно переписать в виде
Подставим векторы установившихся состояний в уравнение (2) и выразим искомую блочную матрицу
Матрицы , , определяются однозначно при полном ранге матрицы Q, что легко обеспечить соответствующим заданием значений аддитивных воздействий, либо формированием заведомо невырожденных матриц размерности (2m+d) (2m+d).
Таким образом, результирующее дискретное управление в форме (2) представляет собой регулятор состояния, обеспечивающий комбинированное апериодическое управление по отклонению выходной координаты от заданного значения и по возмущающим воздействиям, а также астатизм первого порядка по задающим воздействиям (квази-инвариантность системы по задающим воздействиям).
Составим общее дифференциальное уравнение для ЭМОУ скорости, схемы «б»:
Составим общее дифференциальное уравнение для ЭМОУ положения, схемы «а»:
4. Синтез и анализ САР скорости СУЭП с апериодическими регуляторами состояния
2) Ступенчатое задание нагрузки на валу двигателя принимается номинальному значению:
5. Синтез и анализ САР положения СУЭП
2) Ступенчатое задание нагрузки на валу двигателя принимается равным номинальному значению:
6. Синтез и анализ САР скорости СУЭП с регуляторами класса «вход-выход»
Исследуемая система регулирования скорости представлена в следующем виде:
Определение передаточной функции регулятора непрерывной системы
Настроим контур регулирования скорости на СО. Тогда:
Моделирование непрерывной СУЭП с ПИ регулятором
График переходного процесса в непрерывной СУЭП:
Показатели качества: tпп = 0.243 c, у = (11,38-10,52)/10,52=0,0817, т.е. 8,17%.
Нахождение дискретной передаточной функции ПИ регулятора
Анализ эффективности синтезированной СУЭП
Для анализа систему представляем в виде:
а) Ступенчатое задание в «малом»: R(0) =10 рад/с; F(0) = 0 А
б) Ступенчатое возмущение: R(0) = 0 рад/с; F(0) = 60 А
в) Ступень задания в «малом» + ступень возмущения:
г) Ступень задания в «большом»: R(0) = 5 рад/с; F(0) = 60 А
Анализ эффективности синтезированной СУЭП
Для анализа систему представляем в виде:
а) Ступенчатое задание в «малом»: R(0) =1 рад/c; F(0) = 0 А
б) Ступенчатое возмущение: R(0) = 0 рад/c; F(0) = 50 А
в) Ступень задания в «малом» + ступень возмущения:
г) Ступень задания в «большом»: R(0) = 5 рад/c; F(0) = 50 А
1. Синтезированные цифровые СУЭП с регуляторами состояния оптимальны по быстродействию, т.к. переходные процессы в них как по заданию, так и по возмущению заканчиваются за n- интервалов дискретного управления, «в большом» не оптимальны, т.к. на них е распространяется теорема об n- интервалах дискретного управления.
2. Синтезированные СУЭП с регуляторами класса «вход-выход» отвечают стандартной настройке контура скорости на симметричный оптимум с предшествующим фильтром на входе.
3. Показатели качества регулирования контура скорости в цифровых СУЭП с регулятором класса «вход-выход» методами прямоугольников и трапеций близки и отвечают показателям качества регулирования непрерывной СУЭП.
Гудвин Г.К. Проектирование систем управления. - М.: БИНОМ. Лаборатория базовых знаний, 2010. - 911 с.
Синтез электромеханических приводов с цифровым управлением / Вейц В.Л., Вербовой П.Ф., Вольберг О.Л., Съянов А.М.,; Киев: Наук. Думка, 1991. - 232 с.
Дорф Р. Современные системы управления / Р. Дорф, Р. Бишоп. Пер. с англ. Б. И. Копылова. - М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2002. - 832 с.
Теория автоматического управления: Учеб. для вузов / Брюханов В.Н., Косов М.Г., Протопопов С.П. и др. / ред. Соломенцев Ю.М. - М.: Высш. шк., 2000. - 268 с.
Переходные характеристики системы с различными регуляторами. ЛАЧХ и ЛФЧХ системы с различными регуляторами в Matlab. Моделирование системы в Simulink. Стабилизация уровня раздела пароводяной смеси в котле. Вспомогательный контур регулирования пара. курсовая работа [428,4 K], добавлен 13.11.2016
Расчет степени свободы и класса структурного анализа механизма. Кинематическое исследование рычажного механизма: определение положения всех звеньев и точек в зависимости от положения ведущего звена. Определение моментов и сил инерции звеньев механизма. контрольная работа [401,3 K], добавлен 04.11.2013
Назначение и классификация моделей, подходы к их построению. Составление математических моделей экспериментально-статистическими методами. Моделирование и расчет цифровых систем управления. Разработка и исследование модели статики процесса ректификации. учебное пособие [1,8 M], добавлен 26.03.2014
Расчеты на прочность статически определимых систем растяжения-сжатия. Геометрические характеристики плоских сечений. Анализ напряженного состояния. Расчет вала и балки на прочность и жесткость, определение на устойчивость центрально сжатого стержня. контрольная работа [1,5 M], добавлен 29.01.2014
Выбор посадок и параметров для типовых соединений. Обоснование класса точности подшипника, расчет предельных размеров деталей подшипникового узла. Требования к посадочным поверхностям вала и отверстиям в корпусе. Решение линейных размерных цепей. курсовая работа [1,9 M], добавлен 31.08.2013
Выбор конструкции ротора; определение опорных реакций вала: расчет изгибающих моментов на отдельных участках и среднего, построение эпюры. Определение радиуса кривизны участка и момента инерции. Расчет критической скорости и частоты вращения вала. контрольная работа [122,7 K], добавлен 24.05.2012
Выдвижение гипотез о влиянии примесей на выход алюминия. Оценка зависимости выхода алюминия от содержания азота в каменноугольном пеке. Определение статистической взаимосвязи выхода алюминия и электропроводности анода в алюминиевой промышленности. курсовая работа [224,8 K], добавлен 04.10.2013
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Исследование цифровых СУЭП с апериодическими регуляторами состояния и регуляторами класса "вход-выход" курсовая работа. Производство и технологии.
Методы Географических Исследований Реферат
Курсовая работа: Пищевая и биологическая ценность пищевых продуктов животного и растительного происхождения
Реферат На Тему Профессиограмма Библиотекаря
Реферат: Лексические нормы 3
Информатика 11 Класс Сочинение
Доклад по теме Капоэйра
Реферат по теме Происхождение и эволюция человека
Курсовая работа по теме Анализ управления персоналом на промышленном предприятии ОАО НПП 'Эталон'
Сочинение На Тему Я Кадетская Форма
Сочинение Миниатюра На Орфограмму С Чередующими Ао
Шпаргалка: Философия как наука
Реферат: FAA Regulations On Safety Essay Research Paper
Английский Язык 2 Класс Контрольные Работы Афанасьева
Реферат: Мастурбация. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Анализ ассортимента и потребительских свойств виноградных вин
Реферат по теме Лечение хронического простатита: новые подходы
Реферат: Развитие Украинского питания
Реферат по теме Авария в Северске в 1993 году
Дипломная работа: Корпоративная культура как фактор повышения успешности деятельности турпредприятий. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат по теме Employment Relations of Bangladesh
Организация труда менеджеров предприятий туристской индустрии - Менеджмент и трудовые отношения реферат
Расследование дорожно-транспортных происшествий с криминальными последствиями - Государство и право отчет по практике
Гражданство Российской Федерации - Государство и право курсовая работа