Реферат: Синтез цифровой системы управления
Название: Синтез цифровой системы управления Раздел: Рефераты по цифровым устройствам Тип: реферат | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1. Что такое момент инерции? Отношение вращающего момента к угловой скорости. 2. Что такое передаточная функция? Отношение выходного сигнала к входному. 3. Что такое переходная функция? Реакция системы на единичный ступенчатый импульс. 3. Что такое весовая функция? Реакция системы на функцию Дирака (единичный импульс в бесконечность). 4. Определение наблюдаемости. Система наблюдаема если нет двух одинаковых начальных условий, которые приводят систему к одному и тому же конечному состоянию. 5. Определение управляемости. Система управляема если выбором соответствующего управляющего воздействия её можно из любого начального состояния перевести в любое конечное состояние за конечное время. 6. Зачем надо проверять на наблюдаемость и управляемость. Если мы проверим систему на наблюдаемость, а она не наблюдаема то мы не сможем потом выбрать управляющее воздействие, так как мы выбираем его после оценки состояния системы (в наблюдателе), а если она не наблюдаема, то мы и не можем его выбрать. А если система не управляема, то мы соответственно не можем ею управлять, а нас это не устраивает. 7. Где на схеме замкнутой системы наблюдатель, а где сам объект? Верху сам объект, а снизу наблюдатель. И вообще всюду, где стоят над переменными тильды (волнистые линии), то это относится к наблюдателю, все остальное к объекту. 8. От чего зависит управление? Управление зависит от переменных состояния системы: 9. Где на схеме оценка состояния? Всюду где стоят над переменными тильды, то это относится к наблюдателю, все остальное к объекту. А наблюдатель и дает нам оценку состояния. 10. Зачем находим матрицу Acr и Ach? Матрицу Acr находим для того, что бы посмотрев её в 3й степени убедиться что, переходный процесс в объекте заканчивается за 3 такта (отсюда и третья степень). Матрицу Ach находим для того, что бы посмотрев её в 3й степени убедиться что, переменные состояния совпадают с их оценкой. 11. Что связывает матрица A0? Она
связывает
вектор XX который
равен:
Так вот она связывает этот вектор на ком шаге и этот же вектор на к+1 шаге, т.е.: XX(k+1)=A0XX(k), (*)-запомните что это уравнение звездочка. 12. Как с помощью матрицы A0 получить таблицу? Мы знаем начальные данные: 0 wноминальная iноминальный 0 0 (последние три цифры это начальное состояние наблюдателя) 0 Так вот: зная эти начальные данные (они на нулевом такте, т.е. при к=0), подставляем их в уравнение (*)(да это именно то уравнение которое вы должны были запомнить), получаем значение вектора XX на к+1 такте, т.е. в нашем случае на 1 такте, и так далее по кругу, вычисляем значения вектора XX на всех тактах и видим что за 6 тактов процесс полностью заканчивается. 13. Как написать передаточную функцию по дифуру? Передаточная функция представляет собой дробь, числитель которой получается путем замены производных степенями р в правой части дифура, а знаменатель - в левой. 14. Как по передаточной функции найти выходной сигнал зная входной? Выходной сигнал получается так: его амплитуда равна амплитуде входного сигнала домноженного на модуль передаточной функции на частоте входного сигнала. а к фазе входного сигнала надо прибавить значение фазовой характеристики, опять же на частоте входного сигнала. (это всё справедливо для синусоидального входного сигнала). 15. Если матрица R=(1 2 3) то чему будет равно управляющее воздействие? Оно равно: U=-R*X т.е. в нашем случае: U=-(1 2 3)*X. 16. Почему изображение переходной функции мы получаем деля изображение передаточной на р. Потому что изображение единичной ступеньки (а как уже говорилось, переходная функция есть реакция на единичную ступеньку) равно 1/p. 17. Как построили структурную схему объекта зная уравнения? Начинаем строить её с нижнего дифура. Принцип таков: Берем три входных сигнала u, w, i, пропускаем через звенья с передаточными коэффициентами равными коэффициентам перед ними в дифуре, суммируем их, смотрим что получилось если производная то пропускаем сигнал через интегратор, получаем сам сигнал, далее соединяем ветви с одинаковыми сигналами. Так делаем со всеми дифурами, в итоге получаем вход, куда мы подаем U, и выход - y. 18. За сколько тактов заканчивается переходный процесс при выборе матрицы управления? Он заканчивается за минимальное число тактов, которое равно порядку системы, в нашем случае - 3. 19. А за сколько тактов состояние наблюдателя совпадет с состоянием объекта? 20. А почему переходный процесс в замкнутой системе с наблюдателем и регулятором заканчивается за 2n тактов? Потому что там уже есть и наблюдатель и система, а состояние наблюдателя совпадет с состоянием объекта через три такта, а переходный процесс в объекте закончиться еще через три такта, вот и получили 3+3=6 тактов. 21. Что такое ранг матрицы? Это порядок наибольшего минора определитель которого не равен нулю. 1. Составить структурную схему объекта управления.Исходные данные:
Объект управления – электрический привод с двигателем постоянного тока, описываемый уравнениями: уравнение электрической цепи двигателя:
уравнение моментов:
уравнение редуктора:
где:
Рассчитаем коэффициенты К1, К2:
Найдем индуктивность якоря:
Запишем систему уравнений описывающих систему:
Структурная схема объекта управления:
Система дифференциальных уравнений в форме Коши:
где:
2. Определить передаточную функцию объекта управления.Из написанной выше системы выразим:
далее:
Передаточная функция:
после подстановки:
после подстановки моих значений:
т.к.
3. Построить логарифмические и переходные характеристики объекта.Изображение переходной характеристики:
Воспользовавшись программой RLT.EXE (обратное преобразование Лапласа), получаем оригинал переходной характеристики:
График переходной функции. 4. Составить уравнения состояния непрерывного объекта.
5. Определить период квантования управляющей ЦВМ.Воспользовавшись программой, которая помогает построить переходную характеристику, получаем время переходного процесса: а соответственно период квантования центральной ЦВМ составит:
Получили
большое время
дискретизации,
для того, что
бы в расчетах
воспользоваться
программой
SNT2.EXE уменьшим
его до:
6. Составить уравнения состояния дискретной модели объекта.
Матрица управляемости дискретной модели объекта:
в числах:
т.е. система полностью управляема. Матрица наблюдаемости дискретной модели объекта:
в числах:
т.е. система полностью наблюдаема. 7. Рассчитать параметры цифрового регулятора состояния.Матрица управления из условия окончания переходного процесса за минимальное число тактов:
где:
в числах:
8. Рассчитать параметры оптимального быстродействию наблюдателя состояния и составить его структурную схему.Вектор обратной связи наблюдателя:
Структурная схема наблюдателя:
9. Записать уравнения состояния замкнутой цифровой системы и составить её структурную схему.Уравнения состояния наблюдателя:
Структурная схема замкнутой цифровой системы, с наблюдателем:
Матрица замкнутой системы с регулятором состояния:
Если
посмотреть
матрицу
Собственная матрица наблюдателя:
Если
посмотреть
матрицу
Вектор состояния замкнутой системы с регулятором и наблюдателем: где:
Матрица замкнутой системы с регулятором состояния и наблюдателем: 10. Рассчитать и построить графики сигналов в цифровой системе с наблюдателем и регулятором состояния.Вектор начальных условий:
Решение уравнений состояния представим в виде таблицы:
Графики
сигналов в
цифровой системе
с наблюдателем:
|