Локальные системы управления
Методическое пособие - Компьютеры, программирование
Другие методички по предмету Компьютеры, программирование
?ты гармонической линеаризации:
(10)
(11)
(12)
или
Или коэффициенты усиления.
При двузначной нелинейности:
(13)
(14)
,
(15)
а(А), b(А) - коэффициенты гармонической линеаризации по 1-ой гармонике.
(16)
или (17)
j, ?(A) - амплитудная и фазовая характеристики по 1-ой гармонике.
(18)
(19)
Пример:
А>>С
k - тангенс угла наклона
k=tg?
Для МП W=1
Далее от W(p)=>W(z)
y1(t)=F(x0,A)+Aa(x0,A)sin?t+Ab(x0,A)cos?t
F(x0,A), Ab(x0,A), Aa(x0,A) - варианты этих величин, в зависимости от их смещения, представлены в справочниках.
В случае использования в системе нелинейных элементов, имеющих статические характеристики со смещением, необходимо учитывать при линеаризации дополнительные гармонические составляющие автоколебаний. При этом эквивалентная передаточная функция зависит от двухчастотного или многочастотного сигнала. Использование таких эквивалентных передаточных функций в нелинейных системах целесообразно, когда требуется оценить влияние высших гармоник на появление автоколебаний.
ЛЕКЦИЯ №5
Цель лекции: Изучить порядок синтеза ЛСУ, элементный синтез, метрологический синтез, энергетический синтез, временной синтез, разделительный синтез.
Задачи лекции:
1.Порядок синтеза ЛСУ.
.Выбор и обоснование каждого звена ЛСУ по предыдущим критериям.
Желаемый результат:
Студенты должны знать:
1.Порядок синтеза ЛСУ;
2.Выбор и обоснование каждого звена ЛСУ по предыдущим критериям.
Учебный материал
Элементный синтез
Исходя из принятого технического задания, выбираются элементы или звенья ЛСУ по их размерности. Выбор ведётся справа налево.
Синтез начинается с ОУ.
Кв - конвейер винтовой, Q [кг/с];
Р - редуктор, ? [рад/с];
Д - двигатель, ?1 [рад/с];
У - усилитель, U [B];
З - задающее устройство, U2 [B];
МПр - механический преобразователь, Р [Па];
ТД - тензодатчик, Rx [Ом];
НУ - нормирующий усилитель, Uн [В].
В качестве З можно использовать таймер, реле и микропроцессор.
Для постоянства массы в упаковке надо регулировать время упаковки. В этом случае обратную связь надо делать по параметрам, связанными со временем.
m[кг]=[кг/м2]*[м/с]*[с]*[м];
Это вариант четырёхконтурного регулирования по четырём параметрам: давление на поверхности конвейера (дозатор), скорость перемещающейся ленты, время насыщения, линейное перемещение ленты конвейера.
Регулирование может вестись по одному параметру, все остальные, при этом - постоянные. Если учесть, что нестабильность присутствует в любой ЛСУ, регулирование можно вести по всем четырём параметрам.
Выберем контур с изменением давления на поверхности конвейерной ленты, поскольку в качестве привода выбран электродвигатель. Регулировать будем скорость перемещения, а измерять - давление.
Метрологический синтез
На этом этапе создаётся по ТЗ метрологическая точность объекта управления. Метрологическая точность ОУ на входе определяется с помощью статической характеристики относительных единиц. Дальше рассчитывается погрешность всех звеньев ЛСУ, допустимый диапазон абсолютных значений параметров, который соответствует выбранной в ТЗ погрешности.
Энергетический синтез
Соседние по функциональной схеме звенья должны отвечать оптимальным критериям согласования нагрузок: выходная мощность предыдущего звена не должна быть меньше входной мощности последующего звена.
Пример:
Рассмотрим ЛСУ сыпучих материалов.
Кв: 25 кг за 5 с, тогда
Мпр: его кпд <1, тогда примем N=42Вт.
ТД: на резисторе тензодатчика выделяется мощность
N=I2Rx=(10-3)2100=10-4 Вт,
где I - ток в цепи НУ,
Rx - предел измерения ТД.
Таким образом, задача ставится так: какой мощности нужно выбрать резистор ТД, чтобы при воздействии на него 42Вт механического усилия, он выдержал то воздействие.
Перед выбором ТД нужно выбрать подложку; после выбора подложки выбирается мощность ТД.
НУ: мощность на выходе НУ может определяться 2-мя способами:
а) выбирается стандартный НУ; выходная мощность берётся из справочника, и под него выбирается АЦП, также его можно сделать самостоятельно.
б) предпочтительнее найти параметры предполагаемого АЦП и мощность выходного сигнала N=IU, исходя из этого, выбираются или рассчитываются начальные условия:
Вт.
- АЦП: поскольку в принципе АЦП, ЦАП задатчик находится внутри процессора, то вопрос энергетического подбора этих звеньев пропускается, энергетика определяется параметрами микропроцессора.
Р: примем, с учётом потерь на тепло, N=43Вт.
Д: примем N=45Вт.
У: допустим, что в качестве Д выбран ИДПТ с независимым управлением, Кд =10, тогда при U1 = 5В, Ку =5/10-2 =500.
Таким образом, проведена вся цепь.
Временной синтез
Синтез также проводится справа налево, как в прямой цепи, так и по обратной.
При движении влево должен наблюдаться принцип увеличения быстродействия.
В нашем примере наибольшим быстродействием обладает микропроцессор. Если соблюдается принцип наращивания мощности, КN =1,1, то коэффициент изменения быстродействия К=1/ КN.
Разделительный синтез
В процессе синтеза могут возникнуть ситуации, когда каждое из звеньев может потребовать коррекции, то есть само звено может являться ЛСУ и требовать цифровой