Требования к оформлению курсового проекта

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 3Следующая ⇒

Пояснительная записка (ПЗ) должна выполняться на листах формата А4 по ГОСТ 2.301 и удовлетворять требованиям ГОСТ 2.105, ГОСТ 2.106 и рекомендации Р 50-77. Текст ПЗ оформляется рукописно или машинописно. Расстояние от рамки формы до границ текста в начале и конце строк не менее 10 мм. Расстояние от верхней или нижней строки текста до верхней или нижней рамки должно быть не менее 15 мм. Абзацы в текстах начинают отступом 15-17 мм. Применяемые в ПЗ единицы физических величин должны соответствовать ГОСТ 8.417.

Титульный лист является первым листом документа и оформляется по стандартной форме. На следующем листе должно быть задание на проектирование, а затем реферат. Лист, следующий после реферата, на котором приведено «Содержание», должен иметь основную надпись по ГОСТ 2.104 форма 2а, остальные листы – по форме 2б. Нумерация листов ПЗ должна быть сквозная.

Текст ПЗ разделяют на разделы и подразделы. Разделы должны иметь порядковые номера в пределах всей ПЗ, обозначенные арабскими цифрами без точки и записанные с абзацного отступа. Подразделы должны иметь нумерацию в пределах каждого раздела. Номер подраздела состоит из номера раздела и подраздела, разделенных точкой. В конце номера подраздела точка не ставится.

Разделы и подразделы должны иметь заголовки. Заголовки разделов и подразделов должны быть краткими. Заголовки следует начинать с прописной буквы без точки в конце, не подчеркивая. Переносы слов в заголовках не допускаются. Расстояние между заголовком и текстом должно быть 15 мм, между заголовками разделов и подразделов – 8 мм.

Каждый раздел текстового документа рекомендуется начинать с нового листа (страницы).

Все формулы нумеруется сквозной нумерацией. Номер указывают в правой стороне листа на уровне формулы в круглых скобках. Должна даваться ссылка на источник, из которого взята формула и входящие в нее значения. Порядок записи формулы и вычислений следующий: записывается формула в символической форме, затем подставляются численные значения вместо символов, затем выставляется результат и его размерность.

Таблицы применяют для лучшей наглядности и удобства представления информации. Название таблицы должно отражать ее содержание помещается над таблицей. При переносе таблицы название следует помещать только над первой частью таблицы, а над последующими перенесенными частями таблицы необходимо писать “продолжение таблицы 1”. Таблицы, как и иллюстрации, нумеруются арабскими цифрами со сквозной нумерацией.

Библиографические сведения об использованных источниках и оформление их списка производить по ГОСТ 7.1.

Иллюстративная часть курсовой работы должна выполняться на листах формата А1 или А2 по ГОСТ 2.301. Чертежи должны быть выполнены в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД. Листы графической части курсовой работы должны иметь рамку и основную надпись по ГОСТ 2.104 форма 1.

Методические рекомендации по выполнению курсового проекта

6.1 Моделирование линейной одноконтурной системы управления тепловым объектом

Объектами управления систем автоматического управления являются технологические процессы и технологическое оборудование, осуществляющее эти процессы. На стадии проектирования таких систем выбирается её схемотехническое решение и желательно, хотя бы приблизительно, определить математические модели объектов управления и технических средств автоматизации. Тогда можно оценить эффективность принятого технического решения по качеству переходного процесса САУ путем её моделирования в какой-нибудь подходящей моделирующей среде, например в MATLAB.

Математические модели объектов управления можно получать либо аналитически, что свойственно объектам механической и электромеханической природы, либо путем обработки экспериментальных данных, полученных на действующем оборудовании.

Наиболее распространенным способом получения математической модели объекта управления на действующем оборудовании является снятие переходных кривых в ходе активного эксперимента. Входное воздействие при этом должно изменяться во времени известным образом. Например, весьма распространено скачкообразное изменение входного воздействия, величина которого с одной стороны должна быть достаточно большой по сравнению с шумами, а с другой стороны она должна быть достаточно малой, чтобы не вызвать недопустимых отклонений параметров технологического процесса. Зачастую такой компромисс не существует и тогда осуществляют импульсное изменение входного воздействия, что позволяет наносить возмущения достаточно большой величины, не нарушая технологический процесс.

Большая часть методов идентификации математических моделей объектов управления предполагает скачкообразное входное воздействие. Переходная кривая на импульсное воздействие может быть преобразована в переходную кривую на скачкообразное воздействие. Это основано на том, что импульсное воздействие может быть представлено алгебраической суммой двух скачкообразных функций, равных по абсолютной величине, но с разными знаками и сдвинутыми во времени относительно друг друга на величину длительности импульса.

6.1.1 Моделирование заданной переходной кривой выходной величины объекта управления

Объект управления представляет собой теплообменник. Для получения математической модели объекта проведен эксперимент, в ходе которого произведено скачкообразное открытие клапана на трубопроводе теплоносителя на 10%, а также измерялась и фиксировалась температура продукта на выходе из теплообменника. Изменение температуры во времени приведено в таблице задания на курсовой проект.

Воспроизвести таблично заданную функцию в приложении Simulink моделирующей среды MATLAB можно с помощью схемы на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема воспроизведения таблично заданной функции

Таблично заданную функцию вводят в предварительно открытый блок Look-Up_Table. В верхнюю строку через пробелы вводят значения аргумента, а в нижнюю – значения функции, причем строка начинается и заканчивается квадратными скобками.

6.1.2 Экспресс-идентификация математической модели объекта управления

Математическую модель объекта управления при экспресс-идентификации получают в виде последовательно соединенных звена чистого запаздывания и апериодического звена:

(1)

где – время чистого запаздывания объекта управления;

– коэффициент усиления объекта;

– постоянная времени объекта.

Коэффициент усиления объекта управления определяют как отношение установившихся значений выходной величины к входной величине

. (2)

и в дальнейшем не изменяют.

Первоначальные значения времени чистого запаздывание и постоянной времени определяют по заданной таблице, причем последнюю принимают равной одной трети длительности кривой разгона. Далее в итерактивном режиме изменяют и стремясь добиться максимального соответствия восстанавливаемой кривой и заданной кривой. При этом желательно чтобы экстремальные значения разности этих кривых разных знаков по модулю были бы близки.

6.1.3 Идентификация математической модели объекта управления методом Алекперова

Приведенная погрешность математической модели, полученная при экспресс-идентификации, обычно составляет более 10%. Результаты моделирование системы управления в этом случае далеки от действительности. Как показывает опыт, допустимая приведенная погрешность модели должна быть меньше 5 %, для чего необходимо использовать более совершенные методы идентификации, например метод Алекперова. Для контроля шагов этого метода необходимо вычислить абсолютную допустимую погрешность модели .

Для идентификации математической модели объекта управления по методу Алекперова необходимо исключить из исходных данных чистое запаздывание, зафиксировав время чистого запаздывания.

Полученную таким образом переходную функцию аппроксимируют суммой функций:

(3)

Выбор именно этих функций объясняется простотой их изображений интегрального преобразования Лапласа. При выполнении курсового проекта , . Все последующие процедуры необходимо проводить в приложении Simulink.

Аппроксимирующие функции в выражении (3) определяются последовательно одна за другой. Функция первого приближения очевидна -

. Если из экспериментально полученной функции вычесть функцию первого приближения, то получим невязку (разность) первого приближения

(4)

Невязку первого приближения, как видно из выражения (3), следует аппроксимировать экспонентой . При этом надо добиваться, чтобы невязка второго приближения на последней трети переходного процесса не превосходила бы абсолютную допустимую погрешность. Параметры аппроксимирующей экспоненты и можно определять или итерактивно, или путем определения параметров прямой линии логарифма абсолютного значения невязки первого приближения.

Если заданная кривая разгона монотонна, то в невязке второго приближения

(5)

следует добиваться также степени затухания более 3. В качестве третьей аппроксимирующей функции, как видно из выражения (3), следует использовать затухающую синусоиду . Первыми из параметров этой функции определяют и через визуально видимые длительности полупериода и сдвига невязки относительно нулевой отметки времени. Коэффициент принимают равным наибольшему значению невязки , а по отношению экстремальных значений этой функции определяют параметр . Найденные таким образом значения параметров являются предварительными и, по мере необходимости, корректируются в итерактивном режиме. Процесс аппроксимации кривой разгона заканчивается, если невязка третьего приближения

(6)

становится менее допустимой погрешности аппроксимации, то есть при .

Если заданная кривая разгона не монотонна, то в качестве третьей аппроксимирующей функции следует использовать экспоненту и варьированием её параметров надо добиваться невязки третьего приближения в виде затухающей гармоники со степенью затухания более 3. Аппроксимацию невязки третьего приближения следует производить четвертой функцией точно также как аппроксимацию невязки второго приближения для монотонной кривой разгона. Конец аппроксимации кривой разгона наступает, если невязка четвертого приближения

(7)

становится менее допустимой погрешности. На рисунке 2 приведена полная схема в приложении Simulink идентификации по методу Алекперова для случая монотонной кривой разгона.

Рисунок 2 Схема в приложении Simulink идентификации по

методу Алекперова

Передаточная функция любого динамического объекта представляет собой отношение изображений Лапласа выходной величины к входной величине. Отсюда следует, что передаточная функция, соответствующая объекту управления без запаздывания, равна отношению изображения аппроксимации (3) к изображению входной величины

. (8)

Изображения аппроксимирующих функций и входного воздействия приведены в таблице 1.

Во избежание ошибок в преобразованиях, полученную передаточную функцию рекомендуется оставить в виде суммы дробно-рациональных функций (8). Передаточную функцию объекта управления следует представить в виде последовательно соединенных звена чистого запаздывания и блока из трех или четырех параллельно соединенных звеньев. Следует убедится, что переходный процесс этой математической модели отличается от заданной кривой разгона менее допустимой погрешности.

Таблица 1 – Интегральное преобразование Лапласа функций

Оригинал	Изображение

6.1.4 Экспресс настройка П–, ПИ– и ПИД–регуляторов системы управления

Экспресс настройка регуляторов системы управления производится по параметрам объекта управления, найденных в результате экспресс–идентификации. S–модель объекта управления следует использовать из предыдущего подраздела с чистым запаздыванием, определенным перед идентификацией по методу Алекперова. В одноконтурную систему следует ввести математическую модель измерительного преобразователя температуры, которая представляет собой пропорциональное звено с коэффициентом усиления

, (9)

где – соответственно верхний и нижний пределы преобразования температуры, ^оС;

– диапазон изменения выходного сигнала преобразователя температуры, В (принять любое стандартное значение).

Формулы расчета параметров настроек регуляторов для разных заданных типов переходных процессов системы управления приведены в таблице 2. Коэффициент усиления объекта управления в данном случае будет равен , что надо учесть при пользовании таблицей 2.

В данном курсовом проекте следует произвести моделирование системы управления с ПИ–регулятором, параметры которого соответствуют последовательно каждому из трех заданных процессов. В каждом случае следует определить численные значения длительности переходного процесса, величину перерегулирования и, желательно, величину интегрального квадратичного критерия.

Таблица 2 – Формулы для расчета параметров настроек П–, ПИ–, ПИД–регуляторов.

Вид регулятора	Тип переходного процесса системы управления^*
Вид регулятора	1	2	3
П
ПИ
ПИД

* Типы переходных процессов системы управления, задаваемые при настройке регуляторов:

1 – переходный процесс с минимальной длительностью;

2 – переходный процесс с 20 % перерегулированием;

3 – переходный процесс с минимальным значением интегрального квадратичного критерия.

6.1.5 Инженерная настройка ПИ–регулятора. Оценка показателей качества системы управления

Инженерную настройку ПИ–регулятора следует проводить на S – модели системы управления из предыдущего подраздела. В начале настройки отключают И – составляющую регулятора, то есть по сути настраивают П – регулятор, добиваясь слегка колебательного переходного процесса. Если процесс недостаточно колебательный, то коэффициент усиления увеличивают. Если процесс излишне колебательный, то коэффициент усиления уменьшают. После этого включают И – составляющую и, изменяя только время интегрирования, добиваются приемлемого переходного процесса.

По окончания настройки следует определить численные значения длительности переходного процесса, величину перерегулирования и величину интегрального квадратичного критерия.

6.1.6 Поисковая оптимизация параметров ПИ-регулятора

Оптимизацию параметров регулятора в данном подразделе производят в смысле минимума интегрального квадратичного критерия

, (10)

где – рассогласование в системе управления, В.

Для определения численного значения критерия (10) в S–модель системы управления следует добавить цепочку из блока умножения, интегратора и дисплея.

Критерий оптимальности (10) является функцией двух переменных: коэффициента усиления регулятора и времени интегрирования . Для определения оптимальных значений этих параметров разработано множество методов поисковой оптимизации. Самым простым из них является метод покоординатного спуска Гаусса–Зейделя. Суть его заключается в том, что вначале изменяют один параметр с некоторым шагом до тех пор, пока критерий улучшается. После этого изменяют другой параметр также до тех пор, пока критерий улучшается. Затем уменьшают шаги поиска, чаще всего в два раза, и повторяют вышеописанную процедуру.

Начальными значениями и следует принять результаты, полученные в п. 6.1.4 и 6.1.5, а шаги поиска принять равными 5% от этих значений.

По окончания оптимизации следует определить численные значения длительности переходного процесса, величину перерегулирования и величину интегрального квадратичного критерия.

6.1.7 Анализ результатов синтеза системы управления

В курсовом проекте использованы три разных метода синтеза одноконтурной системы управления. Поэтому следует сравнить параметры переходных процессов рассогласования для всех трех случаев и визуально сами переходные процессы.

6.2 Моделирование линейной многоконтурной системы управления электроприводом главного движения станка

6.2.1 Разработка математической модели электропривода как объекта управления в виде структурной схемы

Математическая модель электропривода как объекта управления состоит из математических моделей электродвигателя постоянного тока с независимым возбуждением (ДПТ НВ), тиристорного регулятора напряжения и механики привода, образующих единую электромеханическую систему [3]. В задании на курсовую работу, выданном преподавателем, приведена модель ДПТ НВ отечественного производства и величина момента инерции механики привода, приведенного в валу электродвигателя. Таким образом, в курсовой работе принята простейшая одномассовая структура математической модели механики привода.

6.2.2 Определение параметров математических моделей электродвигателя, преобразовательного устройства и датчиков соответствующих величин

Параметры ДПТ НВ: активное сопротивление якорной цепи, индуктивность этой цепи и коэффициент момента определяются по каталогам электродвигателей, которые можно найти сети Internet или в справочниках, например [10].

Математическая модель тиристорного регулятора напряжения (ТРН) как силового преобразователя представляет собой апериодическое звено со следующей передаточной функцией

(11)

где - коэффициент преобразования ТРН;

- постоянная времени, для трехфазных мостовых ТРН .

ТРН выбирается по каталогу [10] применительно к заданному ДПТ НВ.

Параметры математических моделей датчика тока якоря и датчика скорости вращения ротора определяются по диапазону изменения соответствующей физической величины и одному из стандартных диапазонов аналоговых электрических сигналов.

6.2.3 Синтез структуры линейной двухконтурной системы подчиненного управления автоматизированным электроприводом

Систему подчиненного управления, или как её называют в теории управления каскадной системой, можно синтезировать, если объект управления можно информационно разбить на несколько частей. Другими словами если имеется возможность кроме выходной величины измерять промежуточные величины. В электроприводе постоянного тока такая возможность имеется, Помимо скорости вращения ротора двигателя можно легко измерить его ток якоря.

Структурно система подчиненного управления состоит из нескольких контуров, вложенных друг в друга. Применительно к электроприводу структурная схема такой системы приведена в книге [8]. В эту схему необходимо ввести автоматическую отсечку по току якоря, что защищает ДПТ НВ от перегрузок по току.

В контурах тока и скорости автоматических систем управления приводами главного движения металлорежущих станков чаще всего применяют ПИ-регуляторы. Такие системы обеспечивает широкий диапазон регулирования скорости и практически нулевую статическую ошибку при возмущении по моменту сопротивления.

Настройку регуляторов производят, начиная последовательно с самого внутреннего контура, так как он обладает наибольшим быстродействием, и заканчивая внешним контуром. Методика расчета параметров ПИ-регуляторов контуров тока и скорости, называемая стандартной, основывается на пренебрежении обратной связи по ЭДС. Это в приводах главного движения допустимо, так как электромагнитная и электромеханическая постоянные времени значительно превосходят постоянную времени силового преобразователя. Достаточное условие возможности пренебрежении обратной связи по ЭДС имеет вид [8]

(11)

где - электромеханическая постоянная времени, с;

- электромагнитная постоянная времени, с;

- постоянную времени силового преобразователя, с.

Постоянная времени равна длительности полупериода для однофазного мостового выпрямителя и одной трети длительности полупериода для трехфазного мостового выпрямителя

Выражения для электромагнитной и электромеханической постоянных времени имеют вид

(12)

где - соответственно активное сопротивление и индуктивность якорной обмотки, Ом, Гн;

- приведенный к валу двигателя момент инерции механики привода, кг·м²;

- коэффициент момента электродвигателя, Н·м/А.

Если условие (11) не выполняется, то это надо принять во внимание и провести моделирование функционирования системы управления электроприводом главного движения станка как с обратной связью, так и без обратной связи по ЭДС.

6.2.4 Расчет параметров ПИ-регулятора контура тока на технический оптимум

Объект управления состоит из двух последовательно соединенных апериодических звеньев силового преобразователя и якорной обмотки ДПТ НВ. ПИ – регулятор при расчете на технический оптимум должен компенсировать большую по величине постоянную времени , что достигается временем интегрирования регулятора тока равном [8]

(13

В этом случае контур тока представляет собой колебательное звено, максимально-плоская АЧХ которого достигается при коэффициенте демпфирования равному . Максимально-плоская АЧХ контура тока необходима для точной отработки задания по току и достигается при коэффициенте усиления регулятора [8]

, (14)

где - коэффициент усиления силового преобразователя;

- коэффициент преобразования датчика тока.

Передаточная функция контура тока имеет вид

. (15)

6.2.5 Моделирования функционирования контура тока с токовой отсечкой

Моделирование функционирования контура тока необходимо провести при значениях параметров ПИ – регулятора, вычисленных по формулам (13) и (14), с включенной автоматической отсечкой по току.

Автоматическая отсечка по току представляет собой П -регулятор с большим коэффициентом усиления, который автоматически включается параллельно уже имеющемуся ПИ – регулятору при превышении тока якоря значения тока отсечки.

6.2.6 Расчет параметров ПИ-регулятора в контуре скорости

Расчет коэффициента усиления и время интегрирования ПИ-регулятора скорости на симметричный оптимум проводят по формулам [8]

, (16)

где - коэффициент передачи датчика скорости.

При таких параметрах регулятора скорости передаточная функция системы автоматизированного электропривода представляет собой звено третьего порядка с АЧХ близкой к максимально плоской

. (17)

Наличие форсирующего числителя приводит к появлению пика на АЧХ. Для устранения этого сигнал задания по скорости необходимо пропустить через апериодическое звено с передаточной функцией

(18)

Система автоматизированного электропривода с максимально плоской АЧХ обладает наименьшей динамической ошибкой при отработке изменяющегося во времени задания по скорости, что крайне необходимо в приводах подач.

6.2.7 Моделирование функционирования системы управления электроприводом главного движения станка

Как было отмечено выше методики расчетов регулятора тока на технический оптимум и регулятора скорости на симметричный оптимум основаны на отсутствие обратной связи по ЭДС. На самом деле эта обратная связь существует и передаточные функции (15) и (17) лишь приближенно описывают контуры тока и скорости. Поэтому качество переходного процесса реальной системы можно определить только путем моделирования.

6.2.8 Анализ результатов моделирования системы управления

Результатами моделирования являются переходные процессы системы, по которым следует определить показатели качества: длительность переходного процесса при обоснованно принятой зоне нечувствительности, перерегулирование и степень затухания. В этом подразделе необходимо привести численные значения прямых показателей качества и соотнести их с требованиями к приводам главного движения металлорежущих станков с ЧПУ.

6.3 Моделирование нелинейной многоконтурной системы управления позиционированием привода

Системы управления с переменной структурой (СПС) и релейные форсирующие системы (РФС), которые являются нелинейными системами, обладают значительно большим быстродействием по сравнению с двухконтурными линейными системами.

Основная часть переходных процессов таких систем происходит в скользящем режиме, который характеризуется частым переключением структуры системы, возникающем при пересечении фазовыми траекториями поверхности переключения. Поэтому при синтезе таких систем должны быть решены две задачи. Первая из них заключается в обеспечении попадания фазовой траектории из любой точки фазового пространства на поверхность переключения. Вторая задача состоит в обеспечении устойчивости движения системы в окрестности поверхности переключения.

Позиционируемые пневмоприводы и электроприводы достаточно точно представимы звеньями второго порядка, поэтому для них фазовое пространство представляет собой плоскость, а поверхность переключения – линию, чаще всего прямую. С точки зрения устойчивости системы эта линия может находиться только во втором и четвертом квадрантах фазовой плоскости, точно проходя через ноль.

6.4 Моделирование нелинейной многоконтурной системы управления с переменной структурой (СПС) позиционированием привода

6.4.1 Моделирование движения привода на фазовой плоскости

Основным отличием моделирования движения приводов на фазовой плоскости является то, что анализируются не переходные процессы, а фазовые траектории. Для этой цели надо использовать не осциллограф, а графопостроитель, который имеется в меню Simulink.

При синтезе СПС должны быть решены две задачи. Первая из них заключается в обеспечении попадания фазовой траектории из любой точки фазового пространства на линию переключения. Вторая задача состоит в обеспечении устойчивости движения системы в окрестности линии переключения.

Для этого необходимо чтобы изображающая точка фазовой траектории, соответствующая начальным условиям, находилась бы в разных областях от прямой линии переключения. Этого можно добиться, моделируя приводы цепочкой из двух интеграторов путем подбора подходящих начальных значений этих интеграторов.

6.4.2 Синтез (СПС)

В СПС обратная связь представляет собой несколько (в курсовой работе два) автоматических регулятора. Причем в каждый момент времени включен только один регулятор, образуя двухконтурную систему управления. Включение и выключение, то есть переключение, регуляторов осуществляется автоматически по положению изображающей точки в фазовом пространстве.

6.4.3 Синтез одноконтурных систем для получения подходящих фазовых траекторий

Синтез СПС позиционированием пневмопривода следует начать с анализа фазовых траекторий одноконтурной замкнутой системы с П - регулятором для того, чтобы подобрать подходящие фазовые траектории. Для этого вначале необходимо получить передаточную функцию замкнутой системы, а из неё – характеристическое уравнение. Корни этого уравнения зависят от значения коэффициента усиления П - регулятора, включая изменение его знака, и однозначно определяют фазовые траектории. Одна подходящая траектория должна пересекать линию переключения во втором квадранте снизу, а другая подходящая траектория – сверху. Причем в точках пересечения угол между выбираемой фазовой траекторией и линией переключения должен быть наименьшим, но, по крайней мере, меньше 70⁰. Таким образом важнейшими параметрами настроек СПС являются коэффициенты усиления двух П – регуляторов.

Третьим параметром настройки СПС является коэффициент наклона линии переключения. Чем он больше, тем больше быстродействие СПС, но тем сложнее достигнуть скользящего режима. Поэтому при выборе величины коэффициента наклона линии переключения, следует придерживаться разумного компромисса.

6.4.4 Разработка алгоритма переключения

Переключение П – регуляторов в СПС должно осуществляться автоматически в зависимости от положения изображающей точки на фазовой плоскости. Переключение может происходить только во втором или четвертом квадранте фазовой плоскости при пересечении изображающей точкой линии переключения. Для этого введем логические переменные и . Если переменная выхода системы , то , если , то . Если производная этой переменной , то , если , то . С помощью логических переменных и можно синтезировать логическое условие для любого квадранта фазовой плоскости. Уравнение линии переключения имеет вид . Тогда переменная выше линии переключения будет положительной, то есть , чему соответствует . Соответственно ниже линии переключения и . Комбинации значений логических переменных и однозначно определяют все области фазовой плоскости. Если составить таблицу истинности для логической функции , которая, например при соответствует включению 1-го П-регулятора и отключению 2-го П-регулятора, а при - отключению 1-го П-регулятора и включению 2-го П-регулятора, то получим алгоритм автоматического изменения структуры СПС.

Переход от вещественных переменных к логическим и наоборот в приложении Simulink довольно сложен. Используя идею метода адресных переходов в логических системах управления, можно легко с помощью одного переключателя Multiport Switch организовать автоматическое переключения структуры СПС. Для этого логическое число необходимо преобразовать в десятичное число и подать на управляющий вход блока Multiport Switch. Выход этого блока необходимо соединить с входом объекта управления, а к информационным входам, в соответствии с таблицей истинности подвести выходы П-регуляторов.

6.4.5 Моделирование СПС. Определение оптимальных параметров линии переключения и параметров регуляторов

Для моделирования СПС по синтезированной структурной схеме разрабатывают схему S-модели. Моделирование СПС выполняется в в интерактивном режиме. Необходимо добиться возникновения скользящего режима и, его устойчивости. Оптимальным в смысле быстродействия является наибольший коэффициент наклона линии переключения, при котором еще сохраняется устойчивость скользящего процесса. Поэтому при моделировании СПС следует варьировать величину коэффициента наклона линии переключения и установить наибольшее достижимое значение.

6.4.6 Определение показателей качества переходного процесса СПС позиционированием привода

По окончанию моделирования СПС следует привести длительность переходного процесса и параметры автоколебаний вокруг точки покоя.

6.5 Моделирование нелинейной многоконтурной релейной форсирующей системы (РФС) управления позиционированием привода

6.5.1 Синтез РФС

Основным отличием структуры релейной форсирующей системы управления от СПС является конечное число фиксированных по значению управлений. В данном курсовом проекте синтезируется система управления позиционированием электропривода с асинхронным электродвигателем. Возможны только три управления электродвигателем: отключено, включено движение вперед или включено движение назад.

6.5.2 Моделирование фазовых траекторий движения привода при всех возможных значениях управляющего воздействия

Оси координат и линия переключения образуют шесть областей фазовой плоскости, в каждой из которых возможно только одно управление из вышеописанных трех. В двух областях, не примыкающих к линии переключения, управления должно перемещать изображающую точку к линии переключения. В остальных четырех областях, примыкающих к линии переключения, управления должно перемещать изображающую точку к этой линии и обеспечивать устойчивый скользящий режим. Выбор таких управлений можно выполнить интуитивно, но с обязательной проверкой путем моделирования, что должно быть приведено в пояснительной записке. Для помещения изображающей точки в заданную область фазового пространства следует устанавливать соответствующие величины начальных условий интеграторовюе

6.5.3 Разработка алгоритма переключения

Алгоритм автоматического переключения управлений основан на анализе положения изображающей точки на фазовой плоскости. Он аналогичен алгоритму переключения регуляторов из предыдущего подраздела и отличается только тем, что к информационным входам блока Multiport Switch подключаются два блока Constant, в которых устанавливаются с разными знаками значение пускового момента асинхронного электродвигателя. Значение пускового момента является параметром настройки релейной форсирующей системы.

6.5.4 Моделирование РФС. Определение параметров линии переключения

Для моделирования РФС по синтезированной структурной схеме разрабатывают схему S-модели. Моделирование РФС выполняется в в интерактивном режиме. Необходимо добиться возникновения скользящего режима и, его устойчивости. Оптимальным в смысле быстродействия является наибольший коэффициент наклона линии переключения, при котором еще сохраняется устойчивость скользящего процесса. Поэтому при моделировании РФС следует варьировать величину коэффициента наклона линии переключения и установить наибольшее достижимое значение.

6.5.5 Определение показателей качества переходного процесса РФС позиционированием привода

По окончанию моделирования РФС следует привести длительность переходного процесса при максимальном быстродействии и параметры автоколебаний вокруг точки покоя.

Заключение

Математическое моделирование в автоматизации производственных процессов имеет давнюю историю и всегда нацелено на моделирование систем автоматического регулирования. В данной работе рассмотрены САР разной степени сложности. ПК с моделирующей средой MATLAB и приложением Simulink по сути является тренажером для студентов в освоении столь сложного материала.

Основной проблемой математического моделирования является получение математических моделей технологических процессов аналитическим путем с достаточной точностью.

Список литературы

1) Моделирование систем: учебник для студ. высш. учебн. заведений/ [С.И. Дворецкий, Ю.Л. Муромцев, В.А. Погонин, А.Г. Схиртладзе]. – М.: Изд. центр «Академия», 2009. 320 с.

2) Барбатько А.И., Гладышкин А.О. Основы теории математического моделирования: учебное пособие (Гриф УМО). – Старый Оскол: Изд ООО «Тонкие наукоемкие технологии», 2012. – 212 с.

3) Моделирование систем. Программно-методическое обеспечение курсового и дипломного проектирования [Электронный ресурс] [CD-R] : электрон. изд. / Ю. Е. Кичкарь ; КубГТУ, Каф. систем упр. и технолог. комплексов. - Краснодар, 2010 (91135). - 1 электрон. опт. диск. - Б. ц.

4) Насибов З.Г., Кичкарь Ю.Е. Корниенко В.Г. Моделирование систем управления.Ч.1.: учебн. пособие для студ. высш. учебн. заведений. - Краснодар: Изд. КубГТУ, 2003.- 180 с.

5) Насибов З.Г., Кичкарь Ю.Е. Корниенко В.Г. Моделирование систем управления.Ч.2.: учебн. пособие для студ. высш. учебн. заведений..- Краснодар: Изд. КубГТУ, 2004.- 117 с.

6) Лазарев Ю. Ф. Моделирование процессов и систем в MATLAB. Учебный курс. – СПб.: Питер, Издательская группа BHV, 2005. – 512 с.

7) Дьяконов В.П. Simulink 4. Специальный справочник. - СПб.: Питер, 2002. - 528 с.

8) Дьяконов В.П. Математические пакеты расширения MATLAB. Специальный справочник. - СПб.: Питер, 2001. - 480 с.

9) Дьяконов В.П. Математические пакеты расширения MATLAB. Специальный справочник. - СПб.: Питер, 2001. - 480 с.

10) Справочник по автоматизированному электроприводу/ Под ред. В. А. Шинянского и А.В. Елисеева. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 616 с.

11) Кичкарь Ю.Е. Измеритель амплитуд двух гармоник [Электронный ресурс] : программы для ЭВМ (патенты). Свидетельство № 2014617303 от 16.07.2014/ Ю.Е. Кичкарь, Э.А. Рейнок ; КубГТУ, Каф. СУ и ТК. - Краснодар: 2014. – 1 электрон. опт. диск; 225 Кб. – Б.ц.

12) Кичкарь Ю.Е. Экспресс– идентификация математической модели объекта управления [Электронный ресурс] : программы для ЭВМ (патенты). Свидетельство № 2014618013 от 07.08.2014/ Ю.Е. Кичкарь, Э.А. Рейнок ; КубГТУ, Каф. СУ и ТК. - Краснодар: 2014. – 1 электрон. опт. диск; 256 Кб. – Б.ц.

13) Кичкарь Ю.Е. Идентификация математической модели объекта управления методом Алекперова [Электронный ресурс] : программы для ЭВМ (патенты). Свидетельство № 2014618014 от 07.08.2014/ Ю.Е. Кичкарь, Э.А. Рейнок ; КубГТУ, Каф. СУ и ТК. - Краснодар: 2014. – 1 электрон. опт. диск; 425 Кб. – Б.ц.

Приложение А

(справочное)

Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 118; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!