Разработка и применение методики модального синтеза цифровых систем управления динамическими объектами с электроприводами постоянного тока

Разработка и применение методики модального синтеза цифровых систем управления динамическими объектами с электроприводами постоянного тока

Автор: Малов, Андрей Викторович

Шифр специальности: 05.13.06

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2005

Место защиты: Екатеринбург

Количество страниц: 234 с.

Артикул: 2749476

Автор: Малов, Андрей Викторович

Стоимость: 250 руб.

Разработка и применение методики модального синтеза цифровых систем управления динамическими объектами с электроприводами постоянного тока  Разработка и применение методики модального синтеза цифровых систем управления динамическими объектами с электроприводами постоянного тока 

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.
1. Проектирование систем с помощью метода модального синтеза
1.1. Модальный синтез управления как метод современной теории автоматического управления.
1.2. Математический аппарат процедуры модального синтеза.
1.2.1. Синтез входвыходных полиномиальных модальных регуляторов
1.2.2. Синтез модальных регуляторов с безынерционными ОС по вектору
состояния объекта управления.
1.3. Влияние размещения нулей и полюсов на качество процессов управления.
1.4. Системное проектирование модальных регуляторов
1.5. Краткие выводы по первой главе
2. Формулировка и обоснование основных положений методики модального синтеза цифровых систем управления динамическими объектами с ЭПТ.
2.1. Общие положения. Алгоритм методики
2.2. Составление математической модели объекта с ЭПТ.
2.3. Изучение особенностей ЭПТ, которые необходимо учитывать при разработке
СУ с использованием метода модального синтеза.
2.4. Разработка концептуальной структуры СУ, учитывающей особенности ЭПТ
2.5. Синтез блока компенсации нуля передаточной функции по току якоря
2.6. Синтез контуров управления токоммоментом, скоростью и положением
рабочего органа.
2.6.1. Построение токового регулятора.
2.6.2. Построение регулятора скорости.
2.6.3. Построение регулятора положения
2.7. Синтез анализатора режима работы привода
2.8. Синтез анализатора критических ситуаций.
2.9. Развернутый алгоритм методики.
2 Краткие выводы по второй главе.
3. Практическое применение разработанной методики в задачах синтеза управления динамическими объектами с ЭПТ
3.1. Разработка системы управления скоростью перемещения экскаваторного
3.1.1. Общие положения
3.1.2. Исходные данные и требования к разрабатываемой СУ
3.1.3. Синтез основных компонентов СУ.
3.1.4. Итоговые структурные схемы контура тока и контура скорости.
3.1.5. Исследование статических ошибок в синтезированной системе.
3.1.6. Проведение моделирования и анализ результатов
3.2. Использование модального синтеза в разработке алгоритмов управления
лучом антенной системы в инерциальном пространстве
3.2.1. Общая концепция системы управления.
3.2.2. Исходные данные и требования к разрабатываемой СУ
3.2.3. Синтез канальных регуляторов для управления движением антенного
луча в ССК.
3.2.4. Получение функций пересчета углового положения и угловой скорости
луча антенны из НПСК в ССК и из ССК в НПСК.
3.2.5. Учет редукции луча антенной системы
3.2.6. Анализ работы построенной СУ средствами математического моделирования.
3.3. Краткие выводы по третьей главе.
4. Разработка методики настройки модального регулятора в СУ объектами на базе ЭПТ
4.1. Общая концепция проведения настройки
4.2. Вычислительный эксперимент с регулятором тока якоря системы ГД.
4.2.1. План выполнения эксперимента.
4.2.2. Проведение эксперимента
4.3. Рекомендации по настройке модального регулятора.
4.4. Краткие выводы по четвертой главе.
Заключение
Библиографический список
Приложения
П1. Замена базиса в линейном конечномерном пространстве. Особенности
ортонормированного базиса.
П2. Нахождение координат проекции вектора на плоскость, перпендикулярную
другому вектору.
ПЗ. Нахождение взаимосвязи между показаниями датчиков углового положения и
угловых скоростей платформы.
П4. Результирующие тригонометрические зависимости, полученные для
подсистемы компенсации угловых эволюций носителя и информационной подсистемы. Проверка корректности проведенных расчетов
П5. Проведение настройки блока компенсации нуля ГФ но току якоря
П6. Осциллограммы процесса стопорения электропривода экскаватора Э и
работы антенного привода на базе двигателей ДМ в режиме сканирования
П7. Акт о внедрении результатов диссертационной работы при выполнении НИР
и ОКР по теме ГротК для ГУП УПКБ Деталь.
П8. Акт о внедрении результатов работы в учебные курсы для студентов
радиотехнического факультета ГОУ ВГО УГТУУПИ
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ
АК Антенный канал
ЛЦП Аналогоцифровой преобразователь
гпт Генератор постоянного тока
дпт Двигатель постоянного тока
ДУС Датчики угловых скоростей
зс Замкнутая система
икп Идентификационное каноническое представление
кос Коэффициенты обратной связи
ЛАЧХ Логарифмическая амплитудночастотная характеристика
МР Модальный регулятор
НПСК Нормальная подвижная система координат
ОС Обратная связь
Г1Ирегулятор Пропорциональноинтегральный регулятор
ПИДрегулятор Пропорциональноинтегральнодифференциальный регулятор
ПММ Полная математическая модель
ПФ Передаточная функция
РС Регулятор состояния
САУ Система автоматического управления
Система ГД Система генератордвигатель
Система ТПД Система тиристорный преобразовательдвигатель
СК Система координат
ССК Связанная система координат
СУ Система автоматического управления
УКП Управляемое каноническое представление
УП Управляемый преобразователь
ЦАП Цифроаналоговый преобразователь
ЦВМ Цифровая вычислительная машина
ЦИ Цифровой интегратор
эдс Электродвижущая сила
эмс Электромашинная система
ЭПТ Электропривод постоянного тока
ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Метод модального синтеза управления, модальный синтез метод современной теории автоматического управления, основанный на задании координат особых точек мод объекта и позволяющий обеспечить достижение заданных динамических характеристик замкнутой системы, образованной объектом и модальным регулятором.
Модальный регулятор, регулятор состояния регулятор, синтезированный по методу модального синтеза например, регулятор с безынерционными обратными связями по вектору состояния объекта выходной сигнал такого регулятора линейная комбинация координат состояния объекта с весовыми коэффициентами, рассчитанными в процессе выполнения модального синтеза. Цель синтеза модального регулятора приближение переходного процесса отработки рассогласования в синтезированной системе к эталонному переходному процессу. Это достигается соответствующим размещением полюсов передаточной функции.
Модальное управление задача управления, в которой изменяются моды собственные числа матрицы динамики объекта для достижения заданных целей управления.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Следует отметить, что классические регуляторы с опережением по фазе, с отставанием по фазе и ПИДрегуляторы настолько хорошо себя зарекомендовали, что целесообразность их использования в реальных физических системах вряд ли стоит подвергать сомнению, в то время как регуляторы, проектируемые методами современной теории управления, далеко не в той же степени получили признание у инженеров, занимающихся их промышленным применением. Действительно, являясь аналитическими, методы современной теории в большей степени, чем классические методы, зависимы от точности модели системы в процессе синтеза. Кроме того, их практическое применение сдерживается трудностями, возникающими при наличии в структуре системы нелинейных звеньев, и недостаточной проработкой рекомендаций, учитывающих комплекс заданных требований и реальные условия эксплуатации объектов. По этим причинам современные методы применяются весьма редко и не всегда приводят к успеху. Кроме того, разработка СУ современными методами значительно упрощается по причине их интеграции в состав различных программноматематических пакетов например, Ма1ЬаЬ. Метод модального синтеза является мощным аналитическим методом современной теории управления, способным осуществлять синтез СУ объектами высокого порядка. Он позволяет разместить полюсы ПФ замкнутой системы в заданных точках иначе говоря, назначить собственные числа матрицы динамики на основе применения регуляторов состояния РС, называемых также модальными регуляторами , . Использование систем модального управления сокращает затраты времени проектировщика по обеспечению требуемых динамических показателей, поскольку существует вполне однозначная связь между этими показателями и задаваемыми корнями характеристического полинома ЗС. Ранние работы по синтезу РС были обобщены в г. Ч. Ченом , в г. Б. Портером 8, в г. Н.Т. Кузовковым и Ю. Н. Андреевым , . Наиболее интересной работой, в которой наметился подход к обобщающей теории модальных регуляторов, можно считать вышедший в г. Массачусетского технологического института, написанный Дж. Слотином и В. Ли 9. РС выполняются по двум основным схемам , , , в виде динамических полиномиальных звеньев в контуре регулирования выходной координаты рис. К недостаткам схемы с безынерционными ОС по вектору состояния рис. За относится необходимость измерения многих переменных в системе, так как на практике не все необходимые переменные могут быть измерены изза дороговизны или отсутствия соответствующих преобразователей. СУ аппарат синтеза наблюдающих устройств, восстанавливающих вектор состояния по измеряемым векторам входа и выхода объекта рис. Модальный регулятор, построенный по схеме, изображенной на рис. Поэтому в настоящий момент предпочтение чаще отдается схеме с безынерционными ОС. Математический аппарат процедуры модального синтеза в отношении регуляторов обоих типов описан в следующем параграфе. Лапласа Ар АрАгр, Вр Вр Вгр полиномы знаменателя и числителя ПФ объекта Ср и Лр полиномы знаменателя и числителя ПФ регулятора. Рис. Лапласа Ь матрица КОС К матрица ОС наблюдателя V командный сигнал х оценка вектора состояния у оценка вектора выхода А, В, 6оценкн матриц динамики, входов и выходов объекта возмущающее воздействие. Рис. АрСр ВрКр 0р, 1. Ар рп. Вр Ьтрш . Ь1р Ь0 полиномы знаменателя и числителя ПФ объекта управления, пш Ср с5р5 . Яр гкрк. ПФ регулятора Пр рь. ЗС полиномы Ар и Ор нормированы в том смысле, что коэффициенты при старших степенях равны единице, полиномы Вр, Щр и Ср не нормированы. Уравнения вида 1. Яр Ар 1 Ср Яр Эр Ар Ср 2п 1, называют интегродифференцирующими. Эр Ар Ср обеспечивает минимальные степени полиномов Яр и Ср. Такой регулятор называют дифференцирующим. Статическая ошибка по управлению всегда может быть скомпенсирована соответствующей коррекцией масштабированием задающего сигнала. Ар умножают на ру, где V требуемый порядок астатизма по регулируемой координате. Решение задачи синтеза модальных регуляторов с безынерционными ОС рис. К обратной связи наблюдателя состояния, обеспечивающих заданное размещение корней характеристического уравнения соответственно замкнутой системы и наблюдателя ,,. ФАХ ХЕ А П X. X, Х а. Х1 1. Е единичная матрица. Если каждая координата вектора состояния доступна для измерения, то сигнал управления объектом возможно сформировать в виде рис. А3 , 1. X ХЕ А, П УЛП1 Ун.

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: 0.277, запросов: 244