Шпаргалка по "Безопасности жизнедеятельности"

9.3.1. Повышение точности  отработки управляющего воздействия

Также как и системы  регулирования скорости, следящие системы  могут быть многоконтурными (см. рис. 9.2), и одноконтурными, с замыканием по углу положения объекта. Рассмотрим простейшую одноконтурную систему  с пропорциональным регулятором  и со структурной схемой рис. 9.4, в  которой все звенья прямого канала объединены в эквивалентное звено  с передаточной функцией W_пк, а связь между скоростью выходного вала и его угловым положением учтена интегрирующим звеном.

Рис. 9.4. Преобразованная структурная  схема 
одноконтурной следящей системы

Положим, что управляющее  воздействие φ₀ является непрерывной и плавной функцией, меняющейся во времени с постоянной скоростью ω₀, т.е. δφ₀/dt = ω₀. Тогда ошибка системы для установившегося режима изменения входного сигнала с постоянной скоростью в соответствии со структурной схемой рис. 9.4 будет определяться соотношением

(9.13)

Передаточная функция  прямого канала с учетом известных  методов понижения порядка системы  может быть представлена апериодическим звеном второго порядка

(9.14)

где T₁ – электромеханическая постоянная времени системы, T₂ – эквивалентная постоянная времени, учитывающая электромагнитные свойства прямого канала, k_пк – передаточный коэффициент прямого канала.

Подставим W_пк(p) из (9.14) в (9.13) и для установившегося режима найдем

(9.15) δφ = ω₀ / k_пк.

Из последнего выражения  следует, что для уменьшения статической  ошибки системы при изменяющемся с постоянной скоростью воздействии  необходимо увеличивать передаточный коэффициент регулятора. Но возможность  увеличения передаточного коэффициента разомкнутой системы ограничена возможностью потери устойчивости или  ухудшением динамических свойств.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18) Точностные показатели в следящем ЭП.

Общие выражения для ошибок СЭП

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19) Классификация  адаптивных СУЭП.

Поскольку адаптивные системы  широко используют рабочую информацию для анализа динамического состояния системы управления и организации контролируемых изменений свойств, параметров, управляющих воздействий и структуры системы управления, то в зависимости от способов реализации таких контролируемых изменений в процессе нормальной эксплуатации системы можно провести следующую классификацию адаптивных систем: самонастраивающиеся системы, системы с адаптацией в особых фазовых состояниях и обучающиеся системы.

Самонастраивающиеся системы (СНС) характеризуются наличием специальных контуров самонастройки, с помощью которых оцениваются динамические и статические свойства системы и формируются такие контролируемые воздействия, что система самопроизвольно приближается к определенному эталону, часто задаваемому математически в виде критерия качества функционирования. В процессе работы системы значение функционала качества изменяется и задача контура самонастройки сводится к обеспечению экстремального (минимального или максимального) значения критерия. Нахождение и поддержание экстремального значения критерия качества управление может производиться или с помощью пробных отклонений системы, или путем аналитического определения условий экстремума. В зависимости от указанных способов нахождения экстремума

самонастраивающиеся системы  подразделяют на поисковые и беспоисковые.

Системы с адаптацией в  особых фазовых состояниях используют особые режимы или  свойства нелинейных систем, например режимы автоколебаний, скользящие режимы для организации контролируемых изменений динамических свойств системы управления. Специально организованные особые режимы в таких системах либо служат дополнительным источником рабочей информации об изменяющихся условиях функционирования системы, либо наделяют систему управления новыми свойствами, за счет которых динамические характеристики управляемого процесса поддерживаются в желаемых пределах, независимо от характера возникающих при функционировании изменений. Эти системы можно подразделить на релейные автоколебательные системы и адаптивные системы с переменной структурой.

Обучающиеся системы управления характеризуются наличием специальных процессов обучения, которые заключаются в постепенном закаливании, запоминании и анализе информации о поведении системы и изменении законов функционирования в зависимости от приобретаемого опыта. К процессу обучения приходится прибегать тогда, когда не только мал объем априорных сведений об объекте, но и отсутствует возможность установления

детальных причинно-следственных связей в структуре самой системы  из-за ее сложности. Накопление и обобщение информации в процессе обучения можно осуществлять за счет внесения "эталонного опыта" в систему извне, либо путем формирования такого опыта внутри системы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20) Адаптивные системы  управления со стабилизацией  частотных и временных характеристик.

Адаптивные АСУ ЭП со стабилизацией  частотных характеристик могут быть весьма эффективными, если имеются полные сведения о природе нестационарных свойств объекта управления, об их влиянии на параметры системы. Необходимость в идентификации объекта или системы в большом диапазоне частот часто не возникает из-за достаточно ясных влияний имеющихся параметров объекта на частотные свойства системы. Можно, например, ограничиться информацией о характеристиках системы при одной, двух частотах и на основании этой информации вводить коррективы в характеристики системы в требуемом диапазоне частот. Определением для такого подхода является и то, что при построении систем стремятся к формированию типовых динамических характеристик, вид которых заранее предопределён и хорошо увязан с изменяющимися параметрами объекта. Рис 8.19

Рассмотрим в качестве примера систему, самонастраивающуюся по значению амплитудой характеристики на частоте среза СР ω (рисунок 8.19) .Вместе с полезным сигналом управления Uy на вход системы подаётся тестовый сигнал Uo*sinw0t; частота ω =ωСР 0 . При изменении параметров объекта, например передаточного коэффициента, в системе происходит перенастройка коэффициента регулятора Кр таким образом, чтобы

положение типовой частотной  характеристики разомкнутой системы не изменялось. С этой целью в систему введены: модель разомкнутой; узкополосные фильтры; блоки вычисления модуля БВМ1 и БВМ2; сумматор и регулятор контура самонастройки в виде интегратора с передаточным коэффициентом Ки. ПФ регулятора основной части системы КрWp(p) выбирается из заданных требование к качеству ПП в системе при некоторых средних параметрах объекта . Если увеличивается передаточный коэффициент объекта за счёт изменения момента инерции механизма J или постояннойдвигателя C| Д , то сигнал на выходе БВМ2 будет превышать сигнал на выходе БВМ1 и засчёт образовавшегося разностного сигнала будет равен нулю.

Аналогично можно выполнить  контроль частотной характеристики разомкнутой системы в двух, трёх и большем числе точек. Сложность реализации таких систем заключается в необходимости применения узкополосных фильтров для каждой из этих частот либо в необходимости дополнительно производить перенастройку узкополосного фильтра в соответствии с изменяющейся частотой тестового сигнала. В простейшем случае при наличии только одной частоты эталонная модель может быть представлена передаточным коэффициентом, в частности при частоте среза Wм(p)=1.

Если происходит существенная деформация АЧХ объекта, то при использовании рассмотренного выше метода можно вводить самонастройку по нескольким параметрам регулятора. Возможно также выполнение самонастраивающихся с контролем амплитудных и фазовых либо только ФЧХ.

В самонастраивающихся системах, основанных на стабилизации временных

характеристик, могут быть использованы приёмы определения импульсной переходной функции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21)Понятие цифровые СУЭП.

К элементы образуют узлы, выполняющие те или иные задачи управления. На рис. 8.1 приведена схема ЦСУ некоторой координатой х электропривода, где ЦЗУ — цифровое задающее устройство, ЦС — цифровой сумматор, ЦР — цифровой регулятор, ЦАП — цифроаналоговый преобразователь, АЦП — аналогово-цифровой преобразователь, УП-Д — система управляемый преобразователь—двигатель, в которой УП является выходной исполнительной частью СУЭП. Заглавными латинскими буквами обозначены многоразрядные цифровые сигналы.

Входной цифровой сигнал х_з0 устанавливает исходные параметры для х₃, например, х_зтах, х_зтах, х_зтах, что означает для выходной управляемой координаты электропривода х, например, для перемещения, соответственно заданные значения перемещения, максимально допустимых скорости и ускорения.

Рис 21 Данная схема ЦСУ  по своей структуре аналогична непрерывной СУЭП с теми же функциональными узлами, кроме ЦАП и АЦП, но выполненными на аналоговых элементах.

 

Достоинства ЦСУ определяются достоинствами цифровых элементов  по сравнению с аналоговыми — большими помехоустойчивостью и точностью датчиков скорости и положения, простотой и удобством цифрового задания программы на движения электропривода, неуклонной тенденцией к снижению габаритов и стоимости ЦЭ, к повышению надежности и степени интеграции цифровых узлов.

Функциональные узлы ЦСУ, показанные на рис., могут быть реализованы  двояко:

аппаратно — каждый функциональный узел представляет собой самостоятельный отдельный блок в составе ЦСУ, выполненный на микросхемах малой и средней степени интеграции;

программно — функциональные узлы выполняются на едином универсальном  цифровом устройстве — микроЭВМ и алгоритм их функционирования определяется программой работы этого устройства.

Для изменения алгоритма  управления ЦСУ при аппаратном способе  требуется замена и соответствующих  блоков управления. При программном  способе для изменения алгоритма  управления требуется лишь изменение  программы на той же элементной базе. Такие ЦСУ находят широкое  применение в электроприводах производств, где возможны изменения технологических процессов, следовательно, требуются изменения и в задачах управления верхнего уровня. Благодаря быстрому совершенствованию современной технологии изготовления микроЭВМ и микропроцессорных устройств, повышению их качества и снижению стоимости программный способ управления как верхнего, так и нижнего уровней все шире внедряется в системы управления электроприводов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22) МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СУЭП.

МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СУЭП ПОСТОЯННОГО ТОКА

В ЭП постоянного тока МП системы используется в основном для стабилизации скорости и отра-ботки заданного перемещения. Цифровое регулирование скорости с применением МП средств осу-ществляется 2 путями: 1) аналого цифровым управлением, в котором регулятор тока – аналогичного типа, а регулятор скорости с применением микро ЭВМ. 2) прямое цифровое упр-е, в котором на МП средства возлагаются фун-и контроля. Рис. СУЭП 41

Функ-я сх ЭП с МП управлением с цифровым регулированием скорости. ЭП с МП управлением и цифровым регулятором скорости в своем составе имеет ДПТНВ, тиристорный преобразователь – ТП, ДТ, аналоговый РТ, цифровой датчик скорости – ЦДС, счетчик импульсов – СЧ, микро ЭВМ, устрой-ство связи с объектом УВВ, ЦАП и СИФУ. Микро ЭВМ позволяет программным путем реализовать различные структуры регуляторов скорости. Программным путем легко обеспечивается задание раз-личных законов управления с высокой точностью регулирования, предусматривается адаптация па-раметров регул-ра в случае изменения магнитного потока дв-ля или др пар-ров системы.

Ф-я сх ЭП с прямым цифровым управлением скоростью от ЭВМ. Данная система предусматривает управление при помощи ЭВМ. М выделить следующие основные узлы: генератор импульсов ГИ, устройство синхронизации, датчик полного и прерывного токов, цифровой датчик скорости и счетчик для измерения частоты вращения. В МП вводят программу регулирования частоты вращения с ПИ регулятором, программу регулирования токов, которая предусматривает как режим непрерывного тока, так и режим прерывистых токов. Каждая программа вып-т проверку ч/з каждые 10 мк сек. Система упр-я выпол-ся по пр-пу подчиненного регул-я. Регул-е частоты вращения осущ-т при помощи ПИ и ПИД законов регул-ния. Регул-ние тока в непрерывном режиме работ по принципу ПИ рег-ра.

Рассмотрим позиционную  систему ЭП в котором используется цифро-аналоговое управление тири-сторным преобразователем напряжения. Двигатель М получает питание от ТП. Сх содержит аналого-вую часть состоящую из РТ и РС, цифровая часть выполнена из МП, ЦАП, устройство связи с объек-том УСО. В МП системе осуществляется сравнение заданного положения с требуемым, а затем вы-ражается сигнал рассогласования. При этом в ПЗУ МП системе запоминается несколько возможных структур регулирования и на вход ЦАП выделяется требуемые задания на скорость. В данной системе управления обеспечивается высокие динамические показатели и высокую точность позиционирования.      

МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СУЭП ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Система ТПН-АД управляется  либо с прямым цифровым управлением, т.е. СИФУ реализуется программным  способом, либо аппаратным способом. Если рассматривать систему ТПН-АД, то она выполняется разомкнутой, управление за счет ЭВМ, куда входит МП система, ТПН, АД, таймер имеющий 2 счетчика, датчик сост-я сети и усилитель управ-щих сигналов. Здесь МП сис-ма вып-т фун-и СИФУ. Рис. СУЭП 42

Синхр-ция работы СИФУ происх-т путем сравнения сигнала текущего состояния сети соотв-щим сигналом из блока данных ПЗУ. При совпадении сигналов МП заносит в 1 счетчик таймера началь-ное число, кот опр-т ампл-ду пилообразного сигнала. Одновременно 2 счетчик нач-т форм-ть этот сигнал в виде UαОП. Затем сис-ма произв-т опрос сигналов UαЗ и UαОП путем сравнения углов. Как только будет вып-ся соот-ние UαОП< UαЗ  сис-ма выв-т упр-щий сигнал на тир-ры, кот вкл-ся при α=αЗАД.