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.