Развитие теории модального управления для решения задач автоматизации технологических объектов

Развитие теории модального управления для решения задач автоматизации технологических объектов

Автор: Тютиков, Владимир Валентинович

Шифр специальности: 05.13.06

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2006

Место защиты: Иваново

Количество страниц: 233 с. ил.

Артикул: 2979615

Автор: Тютиков, Владимир Валентинович

Стоимость: 250 руб.

Развитие теории модального управления для решения задач автоматизации технологических объектов  Развитие теории модального управления для решения задач автоматизации технологических объектов 

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ОБЪЕКТОВ УПРАВЛЕНИЯ И МЕТОДОВ СИНТЕЗА САУ КАК ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.
Вводные замечания
1.1. Анализ типовых объектов, задач и систем автоматического управления
1.2. Анализ современных методов синтеза САУ.
1.3. Постановка задач исследования
Выводы
ГЛАВА 2. АСПЕКТЫ УПРАВЛЯЕМОСТИ И НАБЛЮДАЕМОСТИ
ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ.
Вводные замечания.
2.1. Анализ критериев качественной оценки управляемости и наблюдаемости.
2.1.1. Векторноматричное описание объекта управления.
2.1.2. Описание объекта управления соотношениями входавыхода.
2.2. Количественная оценка управляемости и наблюдаемости
динамических объектов.
2.2.1. Обзор существующих методов количественной оценки управляемости.
2.2.2. Разработка метода количественная оценки
управляемости по состоянию.
2.2.3. Количественная оценка наблюдаемости состояния
2.2.4. Количественная оценка управляемости по выходу
Выводы
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОБЪЕКТА НА ПАРАМЕТРИЧЕСКУЮ ГРУБОСТЬ СИНТЕЗИРУЕМЫХ СИСТЕМ МОДАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ
Вводные замечания.
3.1. Влияние нулей передаточной функции объекта на параметрическую грубость систем модального управления
3.1.1. Системы с полиномиальными регуляторами.
3.1.2. Особенности систем с дискретными
полиномиальными регуляторами.
3.1.3. Системы с регуляторами состояния.
3.1.4. Системы с регуляторами и наблюдателями состояния.
3.2. Влияние полюсов передаточной функции объекта управления
на параметрическую грубость систем модального управления
Выводы
ГЛАВА 4. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ГРУБОСТИ
СИСТЕМ МОДАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ.
Вводные замечания
4.1. Обеспечение параметрической грубости систем управления объектами, имеющими нули в передаточной функции
4.1.1. Системы с полиномиальными регуляторами
4.1.2. Системы с регуляторами состояния
4.1.3. Системы с регуляторами и наблюдателями состояния
4.2. Исключение неблагоприятного влияния малых постоянных
времени модели объекта.
Выводы
ГЛАВА 5. НЕЗАВИСИМОЕ ФОРМИРОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ
И ДИНАМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА СИСТЕМ МОДАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ С ПОЛИНОМИАЛЬНЫМИ РЕГУЛЯТОРАМИ
Вводные замечания.
5.1. Анализ возможностей повышения статической точности систем
с полиномиальными регуляторами
5.2. Применение дополнительных гибких обратных связей для синтеза
систем заданной статической точности
5.3. Особенности цифровой реализации полиномиальных регуляторов, обеспечивающих заданную статическую точность
5.4. Применение дополнительных безынерционных обратных связей
для синтеза систем заданной статической точности.
Выводы
ГЛАВА 6. НЕЗАВИСИМОЕ ФОРМИРОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ
И ДИНАМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА СИСТЕМ МОДАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ С РЕГУЛЯТОРАМИ СОСТОЯНИЯ.
Вводные замечания.
6.1. Анализ возможностей повышения статической точности систем
с регуляторами состояния
6.2. Применение дополнительных гибких обратных связей для синтеза
систем заданной статической точности
6.3. Особенности синтеза систем с наблюдателями и регуляторами состояния
6.4. Применение дополнительных безынерционных обратных связей
для синтеза систем заданной статической точности.
6.5. Особенности синтеза систем с наблюдателями и регуляторами состояния 7 Выводы
ГЛАВА 7. ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ
МОДАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ.
Вводные замечания
7.1. Ограничение переменных состояния электромеханических
систем с упругой механической частью.
7.2. Системное проектирование цифровых полиномиальных регуляторов
7.2.1. Структура методики системного проектирования и цифровой реализации регулятора.
7.2.2. Выбор исходной структуры и определение параметров аналогового прототипа цифрового регулятора
7.2.3. Цифровое перепроектирование.
7.2.4. Выбор элементной базы и структурнопараметрическая оптимизация информационноуправляющего устройства.
7.2.5. Уточненная параметрическая оптимизация и аппаратнопрограммная реализация цифрового регулятора
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЯ.
Приложение 1. Краткое описание программного комплекса Сателлит.
Приложение 2. Акты внедрения результатов работы
Приложение 3. Дипломы выставок.
ДКФ
ЛАЧХ
КФУ
МР
ос
п
ид
ПР
РС
сгк
СМУ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
аналитическое конструирование оптимальных регуляторов
диагональная каноническая форма
дискретная передаточная функция
логарифмическая амплитудночастотная характеристика
каноническая форма наблюдаемости
каноническая форма управляемости
малая постоянная времени
модальный регулятор
непрерывная передаточная функция
обратная связь
объект управления
пропорциональный регулятор
п ропорциональнои нтегралы ый регулятор
пропорциональноинтсгральнодиффсрсициальный регулятор
положительная обратная связь
полиномиальный регулятор
передаточная функция
регулятор состояния
система автоматического управления
среднегеометрический корень
характеристический полином
система модального управления
электромеханическая система
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
,А,А матрицы состояния математической модели объекта управления соответственно в системе реальных координат и в канонических формах управляемости и наблюдаемости
А матрица состояния модели объекта в дискретной форме
, в, В матрицы входа объекта в тех же формах
В матрица входа модели объекта в дискретной форме
, С, С матрицы выхода объекта в тех же формах
С матрица выхода модели объекта в дискретной форме
Е матрица возмущений
Г вектор аддитивных возмущающих воздействий, приложенных к
координатам состояния объекта
вектор аддитивных возмущающих воздействий, приложенных
непосредственно к выходу объекта
I единичная матрица
К,К,К матрицы коэффициентов регулятора состояния в указанных выше
К матрица коэффициентов основного канала управления по переменным
состояния объекта или наблюдателя
К, матрица коэффициентов дополнительного канала управления по
производным координат состояния объекта или наблюдателя
Кг матрица коэффициентов капала регулятора по переменным состояния
объекта, измеренным за точками приложения возмущающих воздействий
К матрица коэффициентов канала регулятора по переменным состояния
объекта, измеренным за точками приложения возмущающих воздействий
К, матрица коэффициентов канала регулятора по переменным состояния
объекта, измеренным до точек приложения возмущающих воздействий
Ь матрица подстройки наблюдателя
Р матрица преобразования координат
и, и, и матрицы управляемости объекта в указанных выше формах
V матрица наблюдаемости объекта
х,х, х векторы переменных состояния объекта в указанных выше формах
А5 характеристический полином модели объекта
Вз полином воздействия модели объекта
Щз желаемый характеристический полином характеристический полином
замкнутой системы
полином подстройки наблюдателя
непрерывная передаточная функция системы
дискретная передаточная функция системы
передаточная функция модели объекта
переходная характеристика
Дуг, зависимость, связывающая изменение выходного сигнала с
возмущающим воздействием Г
зависимость, связывающая изменение выходного сипала с возмущающим воздействием
коэффициенты полинома
Ь, коэффициенты полинома
коэффициенты полинома
к, элементы матрицы К
, элементы матрицы
п порядок модели объекта
переменная Лапласа
То такт квантования
Xi переменные состояния объеюа
Х.у изображение выходного сигнала
изображение входного сигнала
запас управляемости объекта
Н нули передаточной функции объекта
П, полюсы передаточной функции объекта
П, Оо среднегеометрический корень полинома
ВВЕДЕНИЕ


Математическое описание станочных электроприводов как объектов управления хорошо отработано основу его составляют линейные одномассовыс или двухмассовые модели в пространстве состояний или в виде входвыходных соотношений передаточных функций ,,,3. Переменные состояния, информацию о которых можно положить в основу построения систем управления токи, линейные и угловые скорости, линейные и угловые перемещения, доступны для измерения. Технологический процесс механической обработки сопровождается изменением моментов инерций вращающих масс и сил сопротивления, приложенных к исполнительным механизмам , , 3. Причем момент инерции может меняться как скачкообразно, например, при смене детали или инструмента, так и непрерывно в процессе обработки. Использование в современных станках безредукторных электроприводов приводит к тому, что указанные возмущения действуют непосредственно на вал электродвигателя. Кратность изменения момента инерции может составлять от 2 до , . Одним из основных требований к качеству процессов управления является быстродействие время переходных процессов, от которого зависит как производительность оборудования, так и технические показатели, например, точность позиционирования. Электроприводы, которыми комплектуются современные станки, обладают высокими потенциальными возможностями в обеспечении требуемого быстродействия. Так ГОСТ 3 Электроприводы регулируемые для металлообрабатывающего оборудования и промышленных роботов. Технические требования определяет следующие показатели, характеризующие быстродействие полоса пропускания и Гц для однофазных и трехфазных тиристорных и 0 Гц для транзисторных ЭП подач. Соответствующие длительности переходных процессов составляют , и 5 мс. Для ЭГ1 главного движения полоса пропускания определена в Гц. Другим основным требованием к высококачественным электроприводам, определяемым ГОСТ 3, является обеспечение апериодичности переходных процессов разгона и торможения, исключающее возможность поломки инструмента или порчи заготовки. В настоящее время и в нашей стране, и за рубежом системы управления типовыми следящими станочными электроприводами подач постоянного и переменного тока строятся на основе принципов подчиненного регулирования с контурами тока, скорости и положения, а электроприводами главного движения с контурами тока и скорости ,, , 3. Однако, достижение указанных показателей, потенциально заложенных в современные силовые преобразователи, возможно лишь при жесткой механической части. В то же время следование современным тенденциям в машиностроении, направленным на снижение материалоемкости конструкций станков, может приводить к появлению у механических передач упругих свойств. Для этого вида технологического оборудования характерны упругости 1го рода с частотами собственных колебаний Гц , находящимися в полосе пропускания СЛУ. Наличие этого фактора препятствует обеспечению требований к быстродействию и характеру переходных процессов, поскольку резонансные частоты кинематических передач лежат в полосе существенных частот СЛУ. Требования к статической точности станочных электроприводов выражаются в допустимой относительной погрешности частоты вращения, равной 0,1 , при скачкообразном приложении момента сопротивления, равного половине номинального момента электродвигателя для привода подачи и 0,5 для привода главного движения ГОСТ 3. Малое изменение скорости вращения заготовки или инструмента в процессе резания, обеспечивает высокое качество обработки поверхности производимых деталей. Повышение статической точности обычно достигается увеличением коэффициента петлевого усиления или введением астатизма по регулируемой координате. Оба метода приводят к снижению запаса устойчивости САУ и, следовательно, к ухудшению динамических свойств и повышению параметрической чувствительности 7. Непрерывные технологические линии. Агрегаты непрерывного действия используются в различных отраслях промышленного производства. К ним относятся прокатные станы, бумагоделательные машины, поточные линии химической и текстильной промышленности и т. Несмотря на конструктивные особенности и различное назначение, их объединяет принцип последовательного расположения зон обработки транспортируемого ленточного материала.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.546, запросов: 244