Реферат: Синтез адаптивной системы автоматического управления

🛑 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

Часть
I
. Синтез управляющих устройств

На рисунке приведена структурная схема последовательного соединения исполнительного механизма и объекта управления.
В качестве исполнительного механизма используется механизм постоянной скорости с ограничением:
Объект управления описывается передаточными функциями вида:
Численные значения параметров исполнительного механизма и объекта управления:
Задание:

Провести анализ динамических свойств объекта управления с использованием графиков переходного процесса и АЧХ. При определении длительности переходного процесса принять D = ±5% от установившегося значения выходной переменной.
Для моделирования системы управления используем программу МВТУ (моделирование в технических устройствах).
Рис.2 – График переходного процесса
По графику видно, что система является устойчивой с плавным переходным процессом без перерегулирования. Установившееся значение выходной переменной составляет 1. Из списка значений графика можно определить, что максимальное значение составляет 1.01547. Время переходного процесса составляет 15.99 с.
АЧХ показывает, во сколько раз амплитуда сигнала на выходе системы отличается от амплитуды входного сигнала на всём диапазоне.
Частота среза

: A = 0.01 ω

c


= 0,0551;
Полоса пропускания

: A = 0.707 ω п


= 0,6316.
Параметры ступенчатого входного воздействия:
2) значение сигнала до скачка Y 0
= 0;
3) значение сигнала после скачка Y k
= 40.
На рисунке 2.1 изображена схема последовательно соединённых исполнительного механизма и объекта управления, на которые подаётся ступенчатое входное воздействие.
Рисунок 2.1 - Схема последовательно соединённых исполнительного механизма и объекта управления.
График переходного процесса, протекающего в системе управления, изображён на рисунке 2.2.
В заданной схеме 2.1 исполнительный механизм представляет собой интегратор с ограничениями. Поэтому при выборе регулятора необходимо учитывать, что интегральная составляющая в схеме уже присутствует.
Существует два вида регуляторов без интегральной составляющей: П-регулятор и ПД-регулятор. Добавка П-регулятора в систему управления делает её высокоточной в установившемся режиме, но в переходном режиме качество системы ухудшается. Передаточная функция П-регулятора:
Её соединение с передаточной функцией исполнительного механизма даст:
Соединение пропорциональной и интегральной составляющих увеличит точность системы управления.
ПД-регулятор улучшает качество системы в переходном режиме, на качество системы в установившемся режиме влияет слабо. Передаточная функция ПД-регулятора:
Её соединение с передаточной функцией исполнительного механизма даст:
Соединение пропорциональной и интегральной составляющих увеличит точность системы управления, а соединение дифференциальной и интегральной составляющих увеличит быстродействие системы.
Необходимо получить быстрый переходной процесс без перерегулирования, следовательно, наиболее подходящим для этого является ПД-регулятор. Схема линейного регулятора в системе управления изображена на рисунке 2.3.
Рисунок 2.3 – Схема с линейным регулятором
Для определения численных значений параметров линейного регулятора воспользуемся методом Циглера –Никольса.
Регулятор управляет объектом с такой передаточной функцией:
Передаточная функция разомкнутой системы:
Далее используем критерий Найквиста:
Необходимо довести систему до границы устойчивости
Исходя из передаточной функции ПД-регулятора для данного проектирования, W р
(S)=k p
(1+ ), параметры регулятора
При найденных параметрах получаем переходной процесс без перерегулирования, изображенный на рис. 3.2. Время переходного процесса – 62с.
Рисунок 3.2 – График переходного процесса при выбранных параметрах базового регулятора.
Проведём анализ динамических свойств САУ, синтезированной в первой части расчетной работы, при k
2
= 0,4. График переходного процесса изображен на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 – График переходного процесса
Процесс проходит плавно, без перерегулирования, время переходного процесса t = 129 c.
Проведём анализ динамических свойств САУ, синтезированной в первой части расчетной работы, при k
2
= 1,6. График переходного процесса изображен на рисунке 4.2.
Рисунок 4.2 – График переходного процесса
Процесс колебательный, с перерегулированием. Время переходного процесса t = 23 c.
Проведем анализ САУ при случайном изменении коэффициента усиления k
1
(при k
2
= 1,0) в виде нормального шума с математическим ожиданием, равным m
k
= 1,0, и дисперсией, равной D
k
= 0,2. Схема модели представлена на рисунке 4.3.
Рисунок 4.3 – Схема модели с использованием блока «Нормальный шум»
Рисунок 4.4 – График нормального шума
График переходного процесса изображен на рисунке 4.4. Время переходного процесса t = 35 c.
Рисунок 4.4 – График переходного процесса.
5 ФОРМИРОВАНИЕ ЭТАЛОННОЙ МОДЕЛИ САУ
В качестве эталонной модели возьмем апериодическое звено 2-го порядка с передаточной функцией
Значение параметров эталонной модели:
k=1 – усиливает или уменьшает сигнал;
T=5.5 – влияет на скорость переходного процесса;
Схема с эталонной моделью представлена на рисунке 5.1. На рисунке 5.2 изображены переходные процессы моделей. Время переходного процесса эталонной модели t = 20.2c.
Рисунок 5.1 – Схема эталонной и реальной моделей.
Рисунок 5.2 – Графики переходных процессов моделей.
6 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭТАЛОННОЙ МОДЕЛИ И РЕАЛЬНОЙ САУ
Среднеквадратическая ошибка вычисляется по формуле:
Для вычисления СКО в структуру модели добавлен микроблок, реализующий данную формулу:
Описание микроблока: в блок поступают 2 сигнала – с реальной и эталонной моделей, затем берется их разность и модуль числа, чтобы не было отрицательных значений. Затем, согласно формуле заданы возведение в квадрат и квадратный корень. Блок «Ключ интегратора» определяет значение времени, в течении которого определяется ошибка. Коэффициент усиления определяет количество точек.
На выходе блока стоит график, показывающий значение СКО в каждый момент времени. На рисунке 6.2 приведено значение СКО при k 2

= 1.
Рисунок 6.2 – Значение СКО при k
2

= 1.
При k
2
= 0,4 вид переходного процесса реальной модели показан на рисунках 6.3. СКО составляет σ = 3,6237 (рисунок 6.4).
Рисунок 6.3 – График переходного процесса при k
2
= 0,4.
Рисунок 6.4 – График СКО реальной модели при k
2
= 0,4.
При k
2
= 1,6 переходной процесс имеет следующий вид (рисунок 6.5). СКО составляет σ = 3,052 (рисунок 6.6).
Рисунок 6.5 - График переходного процесса при k
2
= 1,6.
Рисунок 6.6 – График СКО реальной модели при k
2
= 1,6.
7 СИНТЕЗ АДАПТИВНОЙ САУ С ЭТАЛОННОЙ МОДЕЛЬЮ
Основной задачей адаптивного контура является поддержание сигнала на заданной уровне при параметрическом возмущении. Было установлено, что при изменении в объекте k
2

изменяется и переходной процесс.
При k
2

= 0,4 переходной процесс протекает достаточно долго, следовательно в адаптивном контуре мы должны уменьшить его время.
При k
2

= 1,6 в переходном процессе появляется колебания, следовательно необходимо их погасить.
Добавим в модель график (рисунок 7.1) и посмотрим значение разницы между сигналами реальной и эталонной моделей и изменении k
2

в объекте.
Поменяем значение k
2

на 0,4, а затем на 1,6 и проанализируем изменение разницы 2-х сигналов. На рисунке 7.2 видим, что разница сигналов при k
2

= 0,4 принимает отрицательные значения, а при k
2

= 1,6 (рисунок 7.3) значения разницы положительные и отрицательные. Следовательно при построении адаптивного контура необходимо учитывать значения разницы 2-х сигналов и соответственно реагировать на её изменении. В адаптивном контуре будет две параллельных ветви, которые при изменении знака разницы 2-х сигналов будут реагировать на изменение k
2

в объекте. Для переключения между ветвями используем ключ 2А.
Рисунок 7.2 – значение разницы сигналов при k
2

= 0,4.
Рисунок 7.3 – значение разницы сигналов при k
2

= 1,6.
Для ветви, реагирующей на k
2

= 0.4 построим следующую структуру. Когда значение разницы 2-х сигналов станет отрицательным, пропускаем его через усилитель с зоной нечувствительности, равной 3σ. Это дает возможность увеличить отрицательный сигнал, выходящий за 3σ-зону и не реагировать на малые значения сигнала. Затем усилителем увеличиваем разницу сигналов, чтобы переходной процесс ОУ совпадал с эталонной моделью. После прохождения этой ветви сигнал должен быть отрицательным.
Для ветви, реагирующей на k
2

= 1.6, структуру постоем иначе. Когда значение разницы 2-х сигналов станет положительным, ключ пропустит его на вторую ветвь. Т.к. k
2

= 1.6 в системе появляются колебания, то с помощью производной уменьшаем их. Затем апериодическим звеном первого порядка сглаживаем оставшиеся колебания и уменьшаем время. После прохождения апериодического звена первого порядка сигнал принимает отрицательные и положительные значения. Необходимо на выходе из второй ветви получить только положительные значения сигнала, поэтому излом пропустит только положительный сигнал.
Схема адаптивного контура представлена на рисунке 7.4.
Рисунок 7.4 – Схема адаптивного контура.
1) усилитель с зоной нечувствительности: a = -3.1, b = 3.1, k = 1;
3) апериодическое звено I порядка:k = 5, T = 0.001;
Графики переходных процессов при k
2

= 1, k
2

= 0,4 и k
2

= 1,6 изображены на рисунках 7.5, 7.7 и 7.9 соответственно. При k
2

= 1 СКО равно 0.114, при k
2

= 0,4 СКО равно 2.63, при k
2

= 1.6 СКО равно 2.2.
Рисунок 7.5 - График переходного процесса при k
2

= 1.
Рисунок 7.6 – график СКО при k
2

= 1.
Рисунок 7.7 - График переходного процесса при k
2

= 0,4.
Рисунок 7.8 – график СКО при k
2

= 0,4.
Рисунок 7.9 - График переходного процесса при k
2

= 1,6.
Рисунок 7.10 – график СКО при k
2

= 1,6.
В первой части расчетной работы я провел анализ динамических свойств заданного объекта управления и сконструировал линейный регулятор, обеспечивающий перевод объекта из начального состояния в конечное. Также методом незатухающих колебаний Циглера-Никольса были рассчитаны параметры линейного регулятора.
В ходе выполнения второй части работы - «Синтез адаптивной САУ с эталонной моделью», был проведен анализ динамических свойств САУ, синтезированной в первой части работы. Был проведен сравнительный анализ реальной и эталонной модели, при использовании различных коэффициентов и проверка среднеквадратической ошибки. Также выбрана эталонная модель.
В итоге была сформирована адаптивная САУ, которая поддерживает уровень сигнала на заданном уровне, причем в адаптивной системе среднеквадратическое отклонение уменьшается почти в два раза, соответственно и погрешность уменьшилась.

Название: Синтез адаптивной системы автоматического управления
Раздел: Рефераты по информатике
Тип: реферат
Добавлен 06:11:16 30 июня 2011 Похожие работы
Просмотров: 37
Комментариев: 14
Оценило: 2 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно   Скачать

Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.

Реферат: Синтез адаптивной системы автоматического управления
Дипломная Работа На Тему Как Банки Привлекают Депозиты И Вклады
Курсовая работа по теме Стерилізація як метод консервування товарів
Мини Сочинение Описание
Реферат по теме Значение Древней Греции в развитии мировой культуры
Как Рассчитывать Курсовой По Тмм
Реферат: Основные принципы правосудия в Российской Федерации
Содержание Дневника Практики
Контрольная работа: Сприяння адвокатом механізму реалізації прав і обов'язків
Даосизм Реферат По Философии
Реферат: Єдиний податок фіксований податок
Реферат На Тему Понятие О Профессиональных Стандартах
Написание Рефератов Цена
Реферат: Російська імперія у Першій світовій війні
Задачи Гражданской Обороны Реферат
Сочинения По Блоку Время Перемен
Реферат: Применение имплантантов с биологически активным пористо-порошковым покрытием. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат На Тему Белок Мяса Рыбы
Дипломные Темы Для Земельно Имущественных Отношений
Курсовая работа: Разработка информационной системы "Библиотека"
Дипломная работа: Криминалистическая тактика следственного осмотра и освидетельствования. Скачать бесплатно и без регистрации
Контрольная работа: Попередній фінансовий аналіз підприємства
Реферат: Тайланд
Сочинение: И.А. Гончаров и его "Обыкновенная история"