Система управления движения беспилотного транспортного средства
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
LАВ. Найдем передаточные функции датчиков первичной информации, рулевой машинки, устройств согласования 1 и 2, усилительного блока.
В качестве блока УС1 и УС2 выбираем пропорциональные звенья. При выборе коэффициента для УС1 будем исходить из того, что напряжение питания потенциометрического измерителя МГВ равно 27 В и максимальное выходное напряжение также равно 12 В. Входное напряжение вычислителя напряжение - 10 В, поэтому:ус1(S)=Кус1=10/13,5=0,74 В/В.
Напряжение питания измерителя типа микросин ДУС равно 36 В, тогда для УС2:ус2(S)=Кус2=10/36=0,278 В/В..
Для усилителя: Wу(S)=Ку=Uву/Fрв = 10/0.262 = 38. 17 В/рад,
где FРВ - максимальное отклонение руля высоты; ву - максимальное выходное напряжение вычислителя.
В качестве передаточной функции сервопривода выберем апериодическое звено с постоянной времени Т=0,1 с:
(2.1)
В качестве датчика угловых скоростей возьмем поплавковый ДУС с передаточной функцией колебательного звена:
аждьаьдапотьвотврв(2.2)
В качестве датчика угла ранее была выбрана малогабаритная гировертикаль, которая является пропорциональным звеном. Считаем измеряемый угол равным 12,5, напряжение питания потенциометрических измерителей равным 27 В, а выходное напряжение равно 13,5 В, тогда:
.(2.3)
2.5 Динамический расчёт системы
Под устойчивостью свободного движения ЛА понимается его способность возвращаться в исходное состояние после окончания действия возмущения.
Анализ устойчивости можно произвести по корням характеристического уравнения матрицы состояния А. Так как корни характеристического уравнения совпадают с собственными значениями матрицы А, то используем команду damp(А) в среде МАТLАВ:
.02е-003 +2.70е-0021 1.47е-001 2.73е-002
.02е-003 -2.70е-0021 1.47е-001 2.73е-002
.76е+0001.ООе+000 9.76е+000
С помощью команды step получим следующие переходные процессы:
Рисунок 1.3- Переходная характеристика системы по ?
.5
Рисунок 1.4- Переходная характеристика системы по а
Рисунок1.5-Переходная характеристика системы по ?
Так как все корни характеристического уравнения лежат в левой полуплоскости, то система устойчива, но, исходя из переходных процессов (рис.1.3, 1.4, 1.5) показатели быстродействия не удовлетворяют требованиям ТЗ. Следовательно, необходима коррекция системы.
.7 Синтез цифрового корректирующего устройства
Параметрический синтез заключается в нахождении коэффициента обратной связи К1 и К2 закона управления, для обеспечения требуемого качества и быстродействия системы управления.
Целью синтеза является определение коэффициентов обратной связи, которые минимизируют некоторые квадратичные критерии качества.
Объект управления и измерительная система описываются зз - моделью. Синтез дискретного регулятора для непрерывной системы будем проводить с помощью команды МАТLАВ - lqrd (Kd,S,L)=lqrd (А, В, Q, R., Тз).
Эта команда рассчитывает матрицу коэффициентов обратных связей К, для непрерывной модели с законом управления 8РB =К1? + К2?, которая минимизирует квадратичный критерий качества передаточной функции:
(аосоо)(2.3)
Далее выполняем преобразование непрерывной модели в дискретную с экстраполятором нулевого порядка и находим решение по алгоритму синтеза дискретной системы.
Синтез параметров дискретной системы можно выполнить двумя способами.
Первый предполагает нахождение 2-передаточной функции приведенной непрерывной части системы, в которую входит экстраполятор нулевого порядка (ЭНП). Затем используется синтез в 2-плоскости. Второй способ предполагает синтез в S-плоскости, но с учетом динамических свойств ЭНП. Передаточную функцию ЭНП можно представить в следующем виде:
(2.4)
Выберем для цифровой системы период дискретности, используя три метода.
. Основан на теореме Котельникова:
(2.5)
Значение wmах определяется из условия Lск(w) <-15 дБ на среднечастотном участке желаемой ЛАЧХ с наклоном -20дБ/дек.
(2.6)
В этом методе период дискретности (Т) определяется из обеспечения устойчивости:
(2.7)
где ?т - максимальная скорость задающего воздействия;
М - колебательность;
?т - максимальное угловое ускорение.
(2.8)
Из трех периодов дискретности выберем наименьший. Это облегчает условие устойчивости и приводит к повышению точности регулирования. Принимаем период дискретности Т<0.04с.
2.6 Определение показателей качества системы
Так как все корни характеристического уравнения лежат в левой полуплоскости, то система устойчива, но, исходя из переходных процессов (рис.) показатели быстродействия не удовлетворяют требованиям ТЗ. Следовательно, необходима коррекция системы.
Под управляемостью самолета понимают способность изменять параметры своего движения при отклонении управляющих органов.
Система должна быть управляемой по состоянию, если ранг матрицы управляемости системы равен порядку системы.
Uх=n> Uх=[Ь: АВ:...: Аn-1В].
С помощью пакета МАТLАВ получим: U=сtгb(АB)> а затем, используя команду rank(U), получаем, что ранг равен 3, следовательно, система полностью управляемая.Система является полностью наблюдаемой, если ранг матрицы наблюдаемости равен порядку системы:
Q = n.
О- [Ст: АТСТ:...: (AТ n-1СТ]; Q = obsv(А,С).
Командой Rank(Q) определяем ранг матрицы наблюдаем