Локальные системы управления
Методическое пособие - Компьютеры, программирование
Другие методички по предмету Компьютеры, программирование
ЛЕКЦИИ ПО ЛОКАЛЬНЫМ СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ
ЛЕКЦИЯ №1
Цель лекции: Изучить определение локальных систем управления; рассмотреть классификацию локальных систем автоматического управления; рассмотреть общие требования к локальным системам управления.
Задачи лекции:
.Предмет дисциплины локальные системы управления.
.Классификация локальных систем управления.
.Общие требования к локальным системам управления.
Желаемый результат:
Студенты должны знать:
1.Определение локальной системы автоматического управления;
2.Классификация локальных систем автоматического управления;
.Общие требования к локальным системам управления.
Учебный материал.
Общие понятия ЛСУ
ЛСУ - это система управления для решения одной функциональной задачи, для управления одним устройством, для регулирования или сигнализации одного параметра.
Классификация ЛС
Общие требования к ЛС
1.Энергоёмкость.
2.Вид потребляемой энергии.
.Надёжность работы.
.Быстродействие.
.Точность поддержания регулируемого параметра (не более 20%).
.Вид системы (дискретная - человек управляет).
.Элементная база.
.Влияние внешних возмущений.
.Дизайн.
Пример по энергоёмкости:
Это одностороннее регулирование
,
где Nш - работа шара.
- быстродействие одностороннего регулирования.
Вывод: быстродействие одностороннего регулирования будет тем больше, чем менее инерционен объёкт.
Если необходимо поддерживать высокую точность регулирования, то объект должен быть максимально инерционным.
Рассмотрим процесс двустороннего регулирования:
.
Выводы:
1)двустороннее управление любой координаты объекта управления около начального уровня только при наличии избыточной или скрытой энергии, т.е. её запасов;
2)регулирование любой координаты объекта управления возможно только в пределах ниже, максимально допустимых, т.е. управлять объектам управления по любой координате можно только при условии, что объект управления не требует большей координаты, чем та, которой обладает регулятор;
)для быстрого управления необходима мощность. Слабомощный регулятор быстро управлять не может;
)для управления надо использовать усилительные эффекты, т.е. мощность и энергию самого ОУ.
ЛЕКЦИЯ №2
Цель лекции: Изучить математическое описание локальных систем управления; рассмотреть примеры математического описания объекта управления на примере.
Задачи лекции:
1.Математические модели объекта управления ЛСУ.
2.Примеры математических моделей объекта управления ЛСУ.
.Математические модели дискретных объектов управления ЛСУ.
Желаемый результат:
Студенты должны знать:
1.Определение переменных состояния локальной системы автоматического управления;
2.Математическое описание дискретных объектов ЛСУ.
Учебный материал
Математические модели ОУ
Наиболее часто для математического описания используются дифференциальные, интегрально-дифференциальные и разностные уравнения, записанные по координатам или в векторно-матричной форме.
Динамические элементы относятся к непрерывным, если рассматриваемые процессы и сигналы изменяются непрерывно.
В дискретных элементах процессы и сигналы имеют конечное число значений по величине и времени.
Математические описания элементов удобно выполнять через переменные состояния. Они аналогичны обобщённым координатам, а пространство их изменений является фазовым.
у(t) - переменное состояние;
x(t) - входящие сигналы;
u(t) - выходящие сигналы.
(1)
(1) позволяет описать
(1) справедлива в заданном интервале времени (t0, t) и при заданных начальных и граничных условиях у(t), x(t), u(t).
Уравнение устройства для замера угловых скоростей выходного вала двигателя внутреннего сгорания
(2)
Описывает всё устройство на неопределённом промежутке времени.
m - масса устройства;
l - перемещение этой массы;
k? - коэффициент скоростного трения;
kc - коэффициент жёсткости пружины;
? - угловая скорость (частота вращения).
Введём: ,
тогда получим:
(3)
описывает состояние устройства.
Можно рассчитывать состояние устройства в любой заданной промежуток времени.
Уравнение ракеты, вертикально стартующей под действием силы тяги
(4)
Уравнение ракеты:
,
.
Разностное уравнение для описания элементов дискретного действия
(1)
Описывает состояние дискретного элемента. Здесь не учитывается такт квантования, поэтому для решения эти уравнения очень сложные.
Такт квантования системы - это та частота, с которой опрашиваются датчики.
Теперь эта же система с тактом квантования:
(2)
Для написания программы системы управления используют три метода:
Эйлера.
.
Адамс-Балифорт.
.
Адамс-Мультон.
.
U - сигнал (выходной, входной или сравниваемый);
To - такт квантования;
Tk-1,k-2 - предыдущие сигналы;
Tk - настоящий сигнал;
Tk+1 - следующий сигнал.