Исследование робастных свойств систем с модальным управлением
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?м так, чтобы скомпенсировать постоянную времени якорной цепи и обеспечить его полосу пропускания . С этой целью частоту среза ЛАХ разомкнутого контура тока назначим, как , отсюда параметры регулятора тока выбираем следующим образом: ,
Контур тока представлен на рис. 1.3.
Рис. 1.3. Структурная схема контура тока жесткой системы.
Эквивалентная передаточная функция замкнутого контура тока имеет вид:
, где ,
Мы сохраняем контур тока, но отказываемся от всей системы подчиненного регулирования.
Контур скорости настроим на ОС (симметричный оптимум).
Контур скорости представлен на рис. 1.4.
Рис. 1.4. Структурная схема контура скорости жесткой системы
Для настройки на ОС используем П-регулятор скорости:
В контуре положения применен пропорциональный регулятор, коэффициент передачи которого подобран путем моделирования так, чтобы частота среза контура положения была примерно в 2 раза меньше собственной резонансной частоты упругой механической системы.
Контур положения показан на рис. 1.5.
Рис. 1.5. Структурная схема контура положения жесткой системы
Поскольку полоса пропускания контура скорости довольно велика (примерно 300 рад/с), то оказывается, что она не менее чем в 10 раз превышает требуемую частоту среза контура положения. Последнюю можно приблизительно определить исходя из заданного времени регулирования . Справедливо соотношение . Примем
.
При принятых настройках контурных регуляторов система благодаря наличию упругости получилась неустойчивой. Коэффициенты передачи регуляторов положения и скорости подберем такими, чтобы в системе обеспечивалось максимальное быстродействие, но не возбуждались очень сильные колебания. По итогам моделирования коэффициенты и получились равными соответственно 0.3 и 3.
1.3 Анализ динамических свойств системы подчиненного регулирования
Данный параграф посвящен исследованию динамических характеристик и точности рассчитанной в п. 1.2 системы (назовем ее исходной), а также влияние на эти показатели качества параметрических возмущений в объекте управления. В качестве не полностью определенных параметров ЭМС в работе рассматриваются жесткость механической передачи и момент нагрузки Анализу подлежат быстродействие системы в режиме позиционирования, степень ее колебательности, а также значения установившихся ошибок при воспроизведении стандартного задающего воздействия синусоидальной формы. На рис. 1.6 показан график переходной характеристики системы по координате (угловому положению исполнительной оси) при принятых ранее настройках контурных регуляторов.
Рис. 1.6. Переходная характеристика системы по угловому положению исполнительной оси
В режиме позиционирования показатели качества переходной характеристики следящей системы недолжны превышать следующие максимальные значения: , перерегулирование не выше 12%. Из время регулирования находим .
Из графика видно, время регулирования составляет , что не отвечает обычным требованиям к быстродействию системы при позиционировании. Как показало моделирование, попытка увеличить быстродействие путем повышения коэффициентов передачи контурных регуляторов приводит лишь к усилению колебаний. Наоборот, попытка устранения этих колебаний путем уменьшения не дает желаемого эффекта и лишь снижает быстродействие системы. Таким образом, принятая система управления подчиненного регулирования не позволяет обеспечить удовлетворительные динамические характеристики системы.
На рис. 1.7 показан график угла поворота исполнительной оси при отработке задающего воздействия. Согласно техническому заданию при обработке задающего воздействия с амплитудой 2.5 и частотой 0.16 Гц, установившаяся ошибка следящей системы не должна превышать . На рис. 1.8 показан график установившейся ошибки, амплитуда ошибки равна 0.937о.
Рис. 1.7. График углового положения исполнительной оси при отработке гармониского задающего воздействия с амплитудой 2.5о и частотой 0.16 Гц.
Рис. 1.8. График установившейся ошибки
Из графика (см. рис. 1.8) видно, что при данной структуре и параметрах системы не обеспечиваются требуемые показатели ее точности.
Показатели точности системы.
Согласно техническому заданию, к системе предъявляются следующие требования в отношении точности: максимальное значение установившейся ошибки при отработке задающего воздействия вида
, (1.1)
Где
не должно превышать значения =0.05.
ЛАХ разомкнутой следящей системы с модальным регулятором показана рис. 1.9.
Рис. 1.9. ЛАХ разомкнутой следящей системы с модальным регулятором.
Передаточная функция разомкнутой системы:
(1.2)
, причем
В соответствии с (1.2) добротность системы:
В соответствие с ЛАХ .
Для замкнутой системы полоса пропускания .
А у нас в замкнутой системе с модальным регулятором, обеспечивающим характеристический полином Баттерворта, полоса пропускания равна среднегеометрическому корню полинома: .
Таким образом, получаем .
Чтобы максимальная установившаяся ошибка при отработанном воздействии (1.1) не превышала , необходимо, чтобы ЛАХ разомкнутой системы не проходила ниже контрольной точки с координатами (), где .
Поскольку , то необходимо просто выполн?/p>