Локальные системы управления

Методическое пособие - Компьютеры, программирование

Другие методички по предмету Компьютеры, программирование

коррекции. Часть цифровой ЛСУ может быть дополнена элементами непрерывной части, которые могут появиться в результате выбора каждого из элементов.

Полностью цифровых ЛСУ принципиально быть не может, так как есть звенья, работающие только в непрерывном режиме.

Поскольку цифровые звенья имеются в любой ЛСУ, то анализ и синтез проводится в цифровой форме.

Выбор и обоснование каждого звена ЛСУ по предыдущим критериям

Из этих критериев основными являются все, но есть особенности: в элементном синтезе не допускаются нарушения размерностей, а метрологический, энергетический, временной и разделительные синтезы являются альтернативными.

 

ЛЕКЦИЯ №6

 

Цель лекции: Изучить порядок составления математической модели каждого звена ЛСУ, краткий алгоритм получения математической модели с помощью системы с распределенными параметрами.

Задачи лекции:

1.Порядок составления математической модели каждого звена ЛСУ.

.Краткий алгоритм получения математической модели с помощью системы с распределенными параметрами.

Желаемый результат:

Студенты должны знать:

1.Порядок составления математической модели каждого звена ЛСУ.

.Краткий алгоритм получения математической модели с помощью системы с распределенными параметрами.

Учебный материал

Математическая модель каждого звена

Все мат. Модели делятся на два класса:

) Системы с сосредоточенными параметрами, если быстродействие звена на 1-2 порядка превышают быстродействие ОУ.

) Системы с распределёнными параметрами. Если в звене есть время запаздывания, соизмеримое с постоянной времени ОУ.

В нашем примере к СРП могут быть отнесены: редуктор, электродвигатель лента конвейера.

Краткий алгоритм получения модели в СРП.

1.Выбирается дифференциальное уравнение из справочника Бутковского.

а) Гитарист - одномерные задачи (колебание струи).

б) Барабанщик - двумерные задачи (колебание мембраны).

в) Пекарь - трёхмерные задачи.

2.Для выбранного уравнения выбирается континуальная передаточная функция.

3.Для выбранной континуальной передаточной функции строят ЛАЧХ и аппроксимируют её типовыми звеньями.

4.Полученную передаточную функцию считают как ССП, где есть только один вход и один выход. Дальше она используется для расчёта ЛСУ в целом.

5.Если предыдущие пункты выполнены для каждого звена, то полученная ЛСУ будет желаемой, то есть её не нужно корректировать.

 

ЛЕКЦИЯ №7

 

Цель лекции: Изучить порядок проведения статической линеаризации нелинейных элементов ЛСУ, порядок проведения совместной статической и гармонической линеаризации нелинейных элементов ЛСУ.

Задачи лекции:

1.Статическая линеаризация существенных нелинейных элементов.

2.Совместная гармоническая и статическая линеаризация.

.Существенные дискретные нелинейные элементы.

Желаемый результат:

Студенты должны знать:

1.Порядок проведения статической линеаризации существенных нелинейных элементов.

.Порядок проведения совместной гармонической и статической линеаризации нелинейных элементов.

3.Понятия существенных дискретных нелинейных элементов.

Учебный материал

Статическая линеаризация существенных нелинейных элементов.

В системах автоматического регулирования в реальных условиях на вход существенных нелинейных элементов, наряду с детерменированными, поступают и случайные сигналы. Существующие строгие методы анализа нелинейных систем со случайными сигналами требуют учёта законов распределения случайных величин, что приводит к сложной математике.

В инженерной практике пользуются приближённым методом - методом статической линеаризации, сущность которого состоит в замене нелинейного элемента статически - линеаризованным, то есть нелинейную характеристику y(t)=F(x) (1) заменяют линейной:

 

(2)

 

mx - математическое ожидание

k0 - коэффициент по математическому ожиданию

- центрирующая случайная составляющая

k1 - коэффициент по этой составляющей

Значения к0 и к1 подбираются таким образом, чтобы добиться максимального приближения yл к y.

Пусть на вход двузначной нечастотной симметричной нелинейности поступает сигнал:

 

x1(t)=A1sin(?t)+A3sin(3?t+?3)(1)

 

A1sin(?t) - 1-ая гармоника, A3sin(3?t+?3) - 3-я гармоника

?3 - сдвиг по фазе 3-ей гармоники

 

y1(t)=F(A1sin(?t)+A3sin(3?t+?3))(2)

y1(t) - функция от входного сигнала.

Запишем (2) через коэффициенты линеаризации:

 

y1(t)=A[a1(A)sin(?)+b1(A)cos?+a3(A)sin(3?+?3)+b3(A)cos(3?+?3)](3)

 

a1, b1, a3, b3 - коэффициенты линеаризации по 1-ой и 3-ей гармонике

Совместная гармоническая и статическая линеаризация.

При поступлении на вход нелинейного элемента суммы 2-х сигналов

 

(1)

 

Можно считать, что коэффициенты статической линеаризации являются периодическими функциями времени.

Применив совместную статическую и гармоническую линеаризацию, получим приближённую зависимость:

 

(2)

(3)

(4)

(5)

 

Существенные дискретные нелинейные элементы

Нелинейные импульсные элементы для удобства математического описания можно представить в виде совокупности линейного и нелинейного элемента.

 

y(kT0)=F[x(t)]?(t),(1)

y - сигнал на выходе

где

входной сигнал является гармоническим:

 

x(t)=Asin(?t+?),(2)

 

где

nT0 - полупериод гармонического колебания

 

y1(kT0)=F[Asin(?t+?)]?(t)(3)