طرق التوليف ساو. توليف أنظمة التحكم الآلي الإجراء العام للتركيب المرحلي للبنادق ذاتية الدفع الخطية

أسئلة التحكم للمحاضرة 2

أنظمة التهوية. تم تصميم أنظمة التهوية لضمان الظروف الصحية والصحية العادية لبيئة الهواء في المباني الصناعية. اعتمادًا على أداء الوظائف ، فإن أنظمة الإمداد والعادم ، وكذلك أنظمة الستائر الهوائية الحرارية.

الشكل 5.11 مخطط أتمتة وحدة العمليات

القسم 5. المحاضرة 2. الطرق التقليدية لتركيب أنظمة التحكم الآلي

Bespalov A.V. ، خاريتونوف N.I. أنظمة التحكم في العمليات التكنولوجية الكيميائية. - م: المحكمة الجنائية الدولية “Akademkniga ، 2007. - 690 ص.

Phillips Ch. ، Harbour R. أنظمة التحكم في التغذية الراجعة. - م: LBZ ، 2001. - 616 ص.

Dorf R.، Bishov R. أنظمة التحكم الحديثة. - م: LBZ ، 2002. - 832 ص.

Besekersky V.A. ، Popov E.P. نظرية أنظمة التحكم الآلي. - SPb: Profession، 2003. - 752 صفحة.

Galperin M.V. تحكم تلقائى. - م: منتدى: INFRA-M، 2004. - 224 ص.

نظرية التحكم الآلي / S.E. دوشين ، إن إس. زوتوف ، د. Imaev وآخرون. - م: المدرسة العليا ، 2005. - 567 ص.

نظرية التحكم الآلي / V.N. بريوخانوف ، إم. كوسوف ، س. Protopopov وآخرون - مدرسة M. العليا ، 2000. - 268 ص.

فهرس

متى يكون من المبرر تضمين نظام المعالجات الدقيقة في نظام القياس؟

ماذا يحل نظام المعالجات الدقيقة كجزء من أنظمة القياس؟

ما هو الميكروكونترولر؟

ما هي مجموعة المعالجات الدقيقة؟

ما هو الحاسوب الصغير؟

ما هو نظام المعالجات الدقيقة؟

8. ما هي المهمة الرئيسية للإدارة الإشرافية؟

9. ما هي المهمة الرئيسية للتحكم الرقمي المباشر؟

3. طرق النظرية الكلاسيكية والحديثة للتحكم الآلي. T.3. طرق النظرية الحديثة للتحكم الآلي / إد. اختصار الثاني. إيجوبوفا. - م: MVTU ، 2000. - 748 ص.

8. Ulyanov V.A.، Leushin I.O.، Gushchin V.N. القياسات التكنولوجية والأتمتة والتحكم في الأنظمة التقنية. الجزء 1 - ن. نوفغورود: NSTU ، 2000. - 336 ص.

9.Ulyanov V.A.، Leushin I.O.، Gushchin V.N. القياسات التكنولوجية والأتمتة والتحكم في الأنظمة التقنية. الجزء الثاني - N. Novgorod: NSTU، 2002. - 417 صفحة.

يُفهم توليف ACS على أنه حساب موجه ، له الهدف النهائي المتمثل في إيجاد بنية عقلانية للنظام وإنشاء القيم المثلى لمعلمات روابطه الفردية. توجد حاليًا وجهات نظر مختلفة فيما يتعلق بأساس التوليف.

يمكن تفسير التوليف على أنه مثال لمشكلة التباين والنظر في مثل هذا البناء للنظام الذي يتم فيه توفير الحد الأدنى من الخطأ النظري لظروف تشغيل معينة (تأثيرات التحكم والتأثير المزعجة والضوضاء والقيود الزمنية وما إلى ذلك).

يمكن أيضًا تفسير التوليف على أنه مهمة هندسية ، والتي يتم تقليلها إلى مثل هذا البناء للنظام ، مما يضمن تلبية المتطلبات الفنية له. من المفهوم أنه من بين العديد من الحلول الممكنة ، سيختار المهندس الذي يصمم النظام تلك الحلول المثلى من حيث الشروط والمتطلبات المحددة الحالية للأبعاد والوزن والبساطة والموثوقية ، إلخ.

في بعض الأحيان يتم وضع معنى أضيق في مفهوم التوليف الهندسي ، يتم النظر في التركيب بهدف تحديد نوع ومعلمات الوسائل التصحيحية التي يجب إضافتها إلى جزء غير متغير من النظام (كائن به جهاز تحكم) في من أجل توفير الخصائص الديناميكية المطلوبة.

أثناء التوليف الهندسي لـ ACS ، من الضروري التأكد أولاً من الدقة المطلوبة ، وثانيًا ، الطبيعة المقبولة للعمليات العابرة.

ينحصر حل المشكلة الأولى في معظم الحالات في تحديد معامل النقل المطلوب لنظام الحلقة المفتوحة ، وإذا لزم الأمر ، نوع الوسائل التصحيحية التي تزيد من دقة النظام (التحكم المشترك ، الآليات المتساوية ، إلخ. ) يمكن حل هذه المشكلة عن طريق تحديد الأخطاء في أوضاع نموذجية بناءً على معايير الدقة.

حل المشكلة الثانية - ضمان عمليات عابرة مقبولة - يكون دائمًا أكثر صعوبة بسبب العدد الكبير من المعلمات المتغيرة وغموض حل مشكلة التخميد في النظام.

طريقة الجذر. هناك معادلة مميزة للنظام

من وجهة نظر الاضمحلال الأسرع للعملية العابرة ، من المهم أن تكون الأجزاء الحقيقية لجذور المعادلة المميزة أكبر. مجموع الأجزاء الحقيقية لجميع الجذور يساوي عدديًا المعامل الأول للمعادلة المميزة. لذلك ، بالنسبة لقيمة معينة من هذا المعامل ، يتم الحصول على النتائج الأكثر فائدة عندما تكون الأجزاء الحقيقية لجميع الجذور متساوية ، لكن هذا غير واقعي. تظهر الحسابات أنه من العدد الإجمالي لجذور المعادلة المميزة ، حدد دائمًا جذرين أو ثلاثة جذور مع جزء حقيقي أصغر في القيمة المطلقة ، والتي تحدد مسار العملية الرئيسية. تميز بقية الجذور المكونات سريعة التحلل التي تؤثر فقط على المرحلة الأولية من العملية العابرة.

من الملائم تمثيل المعادلة السابقة في النموذج

سيحدد العامل الثاني الطبيعة الأساسية للعملية. لتقليل أخطاء النظام المصمم ، من المهم أن يكون المعامل في المضاعف الرئيسي كبيرًا قدر الإمكان. ومع ذلك ، فإن الزيادة المفرطة تؤدي إلى طبيعة متذبذبة للوقت. النسبة المثلى بين المعاملات ويتم تحديدها من شرط الحصول على التخميد لفترة واحدة ξ = 98٪ ، وهو ما يتوافق مع التعبير ، حيث كلا الجزأين الحقيقي والخيالي للجذر المعقد الذي يميز العملية الرئيسية. من هنا يمكنك الحصول على.

العامل الذي يحدد النسبة بين معاملات العامل الرئيسي لمعادلة التوصيف هو معيار للوضع العابر ، اعتمادًا على درجة التوهين المختارة.

يبدأ تركيب نظام التحكم بحقيقة أن المعادلة المميزة موجودة للمخطط الهيكلي المختار وإدخال الوسائل التصحيحية. ثم تتنوع معلمات القناة الرئيسية ووسائل التصحيح بطريقة للحصول على القيمة المطلوبة لمعاملات المعادلة المميزة.

تبين أن هذه الطريقة فعالة جدًا في حالة وجود درجة منخفضة نسبيًا من المعادلة المميزة (= 2-4). عيب هذه الطريقة هو أنه من الضروري تحديد نوع العوامل التصحيحية.

طريقة تحديد الجذر. يمكن تمييز جودة نظام التحكم من حيث السرعة وهامش الاستقرار من خلال موقع جذور البسط والمقام لوظيفة النقل لنظام الحلقة المغلقة ، أي. موقع الأصفار والأقطاب لوظيفة النقل.

بمعرفة هذه الجذور ، يمكنك تجنب موقعها على المستوى المعقد للجذور. عند حساب النظام ، يُنصح بتتبع كيفية تغير الصورة العامة لموقع الجذور عندما تتغير المعلمات الفردية ، على سبيل المثال ، معامل الإرسال لنظام الحلقة المفتوحة ، والثوابت الزمنية لدوائر التصحيح ، وما إلى ذلك ، بالترتيب لتحديد القيم المثلى لهذه المعلمات.

مع التغيير السلس في قيمة أي معلمة ، سوف تتناوب الجذور على مستوى الجذور ، وترسم منحنىًا معينًا ، والذي سنسميه هودوجراف الجذرأو مسار الجذور.بعد بناء مسارات جميع الجذور ، يمكن للمرء اختيار قيمة المعلمة المتغيرة التي تتوافق مع أفضل موقع للجذور.

في هذه الحالة ، يمكن إجراء حساب الجذور باستخدام برامج قياسية للآلات الرقمية مع إخراج مسار الجذور على شاشة العرض.

طريقة الاستجابة المعيارية العابرة. للحصول على القيم المطلوبة لمعاملات وظيفة النقل لنظام الحلقة المفتوحة ، يمكنك استخدام الخصائص القياسية العابرة. لمزيد من التعميم ، يتم إنشاء هذه الخصائص في شكل طبيعي. في هذه الحالة ، يتم رسم الوقت النسبي على طول محور الوقت ، حيث يوجد جذر المتوسط ​​الهندسي للمعادلة المميزة ، والذي يحدد سرعة النظام.

عند إنشاء خصائص عابرة قياسية ، من الضروري تحديد توزيع معين لجذور المعادلة المميزة.

طريقة خصائص السعة اللوغاريتمية. الأكثر قبولًا لأغراض التوليف هي خصائص السعة اللوغاريتمية ، نظرًا لأن إنشاء LAH ، كقاعدة عامة ، يمكن أن يتم تقريبًا بدون عمل حسابي. من الملائم بشكل خاص استخدام LACs المقاربة.

عادة ما تتضمن عملية التوليف العمليات التالية:

ا بناء LAH المطلوب ؛

ا بناء LAH المتاح ؛

ا تحديد نوع ومعلمات جهاز التصحيح ؛

ا التنفيذ الفني للأجهزة التصحيحية ؛

ا حساب التحقق وبناء العملية العابرة.

يعتمد التوليف على مؤشرات الجودة التالية:

¨ التجاوز بخطوة واحدة عند الإدخال ؛

¨ وقت عابر

¨ معدلات الخطأ.

يعد تخليق ACS بطريقة خصائص السعة اللوغاريتمية حاليًا أحد أكثر الطرق ملاءمة وبديهية. إن أصعب لحظة في الحساب بطريقة خصائص السعة اللوغاريتمية هي إنشاء اتصال بين مؤشرات الجودة للعملية العابرة ومعلمات LAH المرغوب ، وهو ما يفسر بالعلاقة المعقدة نسبيًا بين النظام الخطي العابر ونظامه. خواص التردد ، وهي خاصية لتمريرها إلى تقييم الجودة مباشرة حسب خصائص ترددها.

توليف ACS على أساس معايير جودة التردد.لتقييم جودة أي نظام تحكم ، بما في ذلك نظام التتبع ، من الضروري معرفة دقته ، والتي تتميز بأخطاء في بعض الأوضاع النموذجية ، والسرعة ، التي تحددها قدرة النظام على العمل بسرعات عالية وتسريع المدخلات أو من خلال سرعة العمليات العابرة ، وهامش الاستقرار ، مما يدل على ميل النظام إلى التأرجح. وفقًا لهذا ، يمكننا التحدث عن معايير الدقة ومعايير الأداء ومعايير هامش الاستقرار. عند استخدام معايير التردد ، من الضروري الاعتماد على خصائص تردد معينة للنظام.

عند تقييم الدقة عن طريق الأخطاء عند إعادة إنتاج إجراء الإدخال التوافقي ، من الممكن إجراء تقييم ودمج الأداء في وقت واحد في معيار واحد للدقة الديناميكية لنظام التحكم. لا يُفهم خطأ نظام التابع على أنه عدم تطابق فعلي بين محاور السيد والعبد ، ولكن فقط إشارة عدم التطابق التي اكتشفها العنصر الحساس.

توليف الأجهزة لأنظمة التحكم الآلي والآلي تتضمن الطرق التقليدية مجموعة الأدوات التالية: أجهزة الاستشعار والمحولات والماجستير والمنظمين ومكبرات الصوت والمشغلات والهيئات التنظيمية.

في اقتصاد ورش العمل مع وحدات التسخين والصهر ، غالبًا ما تستخدم أنواع مختلفة من الغلايات لاستعادة الحرارة. يتم تنفيذ سلامة المرجل والامتثال لمتطلبات الإشراف الفني من خلال حل المهام التالية:

· السد التلقائي لتصريف المياه من الغلاية عند انخفاض مستوى السائل وضغط الماء إلى الحد المسموح به.

· ازدواجية التحكم في مستوى الماء في الغلاية باستخدام معدات أتمتة موثوقة ؛

· استخدام معدات التحكم ، مما يسمح ، إذا لزم الأمر ، بالتبديل إلى وحدة التحكم عن بعد اليدوية ؛

· إعطاء إشارة صوتية طارئة عند تشغيل صمام الإغلاق.

· الإشارات الضوئية للانحرافات عن قاعدة القيم الفردية المراقبة.

يتم تنفيذ التنظيم التلقائي لمستوى المياه في ACS المقترحة باستخدام معدات حديثة من مجمع "Kontur - 2" ، الذي تم تصنيعه بواسطة JSC "MZTA" (موسكو).

للتحكم الآلي في الضغط والمستوى ، قياس محولات الطاقة من نوع "Sapphire -22 M" من التعديلات المختلفة والأجهزة الثانوية ثنائية القناة من نوع TRMO-PIC من سلسلة "Euro" ، المصنعة من قبل شركة "OWEN" (موسكو )، استخدمت. يمكن أن تعمل هذه الأجهزة مع مستشعرات للإشارات الكهربائية الموحدة ، ومجهزة بمؤشرات رقمية ومزودة بمصادر طاقة مدمجة لقياس محولات الطاقة.

يتيح استخدام مهايئ شبكة AC2 بثماني قنوات إقران الأجهزة من نوع TRMO-PIC مع منفذ COM تسلسلي لجهاز كمبيوتر متوافق مع IBM. لإرسال إشارات المعلومات ، يتم استخدام واجهة الاتصال RS-232 (الشكل 5.11).

ترد مواصفات أدوات الأتمتة المستخدمة في الجدول. 5.1

حظيت قضايا التشغيل الآلي لمراجل الماء الساخن ونقاط التدفئة وأنظمة التدفئة المركزية باهتمام جدي في الآونة الأخيرة. بدون هذا ، يصبح من المستحيل توفير إمداد حراري غير متقطع وعالي الجودة للمؤسسات الصناعية ومستهلكي الإسكان والقطاع المجتمعي.

الجدول 5.1 مواصفات المعدات المستخدمة

تعد طريقة LFC واحدة من أكثر الطرق شيوعًا لتوليف التحكم الآلي ، حيث يمكن إجراء إنشاء LFC ، كقاعدة عامة ، بدون أي عمل حسابي عمليًا. من الملائم بشكل خاص استخدام LFC "المثالي" المقارب.

تتضمن عملية التوليف عادةً العمليات التالية ؛

1. بناء LAFC للجزء غير القابل للتغيير من النظام.

يحتوي الجزء غير القابل للتغيير من نظام التحكم على كائن التحكم والعنصر التنفيذي ، بالإضافة إلى عنصر التغذية المرتدة الرئيسي وعنصر المقارنة في LFC للجزء غير المتغير ، والتي تم إنشاؤها وفقًا لوظيفة النقل للجزء المفتوح غير القابل للتغيير من النظام.

2. بناء الجزء المطلوب من LAFC.

يتم وضع جدول LAFC المطلوب على أساس تلك المتطلبات التي يتم فرضها على نظام التحكم المتوقع. يمكن تقسيم LFCH Lzh المطلوب بشكل مشروط إلى ثلاثة أجزاء: التردد المنخفض ، التردد المتوسط ​​، التردد العالي.

2.1 يتم تحديد جزء التردد المنخفض من خلال الدقة الثابتة للنظام ، والدقة في أوضاع الحالة المستقرة. في النظام الثابت ، يكون الخط المقارب منخفض التردد موازٍ لمحور الإحداثي. في النظام الاستاتيكي ، يكون ميل هذا الخط المقارب -20 mdB / dec ، حيث يكون ترتيب الاستاتية (= 1.2). يتم تحديد إحداثيات الجزء منخفض التردد Lzh بقيمة معامل النقل K لنظام الحلقة المفتوحة. كلما اتسع نطاق الجزء منخفض التردد Lj ، زاد إنتاج الترددات العالية بواسطة النظام دون توهين الحلقة المغلقة.

2.2 الجزء ذو التردد المتوسط ​​هو الأهم ، لأنه يحدد الاستقرار وهامش الاستقرار وبالتالي جودة العابرين ، وعادة ما يتم تقييمه من خلال مؤشرات جودة الاستجابة العابرة. المعلمات الرئيسية للخط المقارب متوسط ​​التردد هي المنحدر وتردد القطع cp (التردد الذي يعبر فيه Lzh محور الإحداثي). كلما زاد انحدار خط التقارب متوسط ​​التردد ، زادت صعوبة ضمان الخصائص الديناميكية الجيدة للنظام. لذلك ، يُنصح باستخدام منحدر قدره -20 ديسيبل / ديسمبر ، ونادرًا ما يتجاوز -40 ديسيبل / ديسمبر. يحدد تردد القطع cp سرعة النظام وقيمة قيمة التجاوز. كلما زاد معدل الاستجابة ، كلما زاد معدل الاستجابة ، كلما كان وقت التنظيم أقصر - أعلى استجابة عابرة ، زاد التجاوز.

2.3 يؤثر جزء التردد العالي من LAFC بشكل ضئيل على الخصائص الديناميكية للنظام. من الأفضل أن يكون منحدر خطه المقارب كبيرًا قدر الإمكان ، مما يقلل من الطاقة المطلوبة للمشغل وتأثير التداخل عالي التردد. في بعض الأحيان ، لا يتم أخذ LFC عالي التردد في الاعتبار عند الحساب.

أين هو المعامل اعتمادًا على قيمة التجاوز ،

يجب تحديده وفقًا للجدول الزمني الموضح في الشكل 1.

الشكل 18- رسم بياني لتحديد التجاوز المسموح به للمعامل.

يتم تحديد إحداثيات الخط المقارب منخفض التردد وفقًا للمعامل

كسب وانحدار الخط المقارب عالي التردد لغطاء الرأس المفتوح العابر.

3. تحديد معلمات جهاز التصحيح.

3.1 يتم الحصول على الرسم البياني LAFC لجهاز التصحيح عن طريق طرح القيم غير المتغيرة للرسم البياني من قيمة الرسم البياني لـ LAFC المطلوب ، وبعد ذلك يتم تحديد وظيفة النقل الخاصة به من LAFC لجهاز التصحيح.

3.2 وفقًا لوظيفة النقل للمنظم ، يتم اختيار دائرة كهربائية لتنفيذ جهاز التصحيح ويتم حساب قيم معلماته. يمكن أن تكون دائرة المنظم على عناصر سلبية أو نشطة.

3.3 يتم تضمين وظيفة النقل لجهاز التصحيح ، التي تم الحصول عليها في الفقرة 3.1 ، في مخطط الكتلة المعمم لـ ACS.

مثال:

6. توليف نظام تحكم آلي بطريقة خصائص التردد اللوغاريتمي.

تتمثل مهمة التصحيح في تحسين دقة الأنظمة في كل من أوضاع الحالة المستقرة والعابرة. ينشأ عندما تؤدي الرغبة في تقليل أخطاء التحكم في الأوضاع النموذجية إلى الحاجة إلى استخدام مثل هذه القيم لاكتساب نظام ACS مفتوح الحلقة ، حيث يقوم النظام ، دون اتخاذ تدابير خاصة (تثبيت روابط إضافية - أجهزة التصحيح) تبين أنه غير مستقر.

أنواع الأجهزة التصحيحية

هناك ثلاثة أنواع من أجهزة التصحيح الرئيسية (الشكل 6.1): المسلسل (W k1 (p)) ، في شكل ردود فعل محلية (W k2 (p)) ومتوازية (W k3 (p)).

الشكل 6.1. مخططات الكتلة للأجهزة التصحيحية.

طريقة التصحيح باستخدام أجهزة التصحيح التسلسلي بسيطة في الحسابات وسهلة التنفيذ من الناحية الفنية. لذلك ، فقد وجد تطبيقًا واسعًا ، لا سيما في تصحيح الأنظمة التي تستخدم الدوائر الكهربائية بإشارة غير مشكلة. يوصى باستخدام أجهزة التصحيح المتسلسل في الأنظمة التي لا يوجد فيها انحراف في معلمات الارتباط. خلاف ذلك ، يلزم تعديل معلمات التصحيح.
يكون تصحيح أنظمة التحكم باستخدام جهاز تصحيح متوازي فعالاً عندما تكون هناك حاجة للتحويل عالي التردد للوصلات بالقصور الذاتي. في هذه الحالة ، يتم تشكيل قوانين تحكم معقدة إلى حد ما مع إدخال مشتقات وتكامل إشارة الخطأ مع كل العيوب الناتجة.
يستخدم التصحيح عن طريق التغذية الراجعة المحلية (المحلية) في أغلب الأحيان في أنظمة التحكم الآلي. تتمثل ميزة التصحيح في شكل ردود فعل محلية في إضعاف كبير لتأثير اللاخطية لخصائص الروابط المضمنة في الحلقة المحلية ، فضلاً عن انخفاض اعتماد معلمات التحكم على انجراف معلمات الجهاز .
استخدام نوع أو آخر من الأجهزة التصحيحية ، أي يتم تحديد الروابط المتسلسلة أو الروابط المتوازية أو التغذية المرتدة من خلال ملاءمة التنفيذ الفني. في هذه الحالة ، يجب أن تكون وظيفة النقل لنظام الحلقة المفتوحة هي نفسها مع التبديل المختلف لروابط التصحيح:

تتيح الصيغة أعلاه (6.1) إعادة حساب نوع تصحيح لآخر من أجل اختيار أبسط وأكثرها سهولة في التنفيذ.

قسم المسافة والمراسلات

توليف ACS

توليف النظام هو حساب موجه ، والغرض منه هو: بناء بنية عقلانية للنظام ؛ إيجاد القيم المثلى لمعلمات الروابط الفردية. مع وجود العديد من الحلول الممكنة ، من الضروري أولاً صياغة المتطلبات الفنية للنظام. وفي ظل ظروف بعض القيود المفروضة على ACS ، من الضروري تحديد معيار التحسين - الدقة الثابتة والديناميكية ، والسرعة ، والموثوقية ، واستهلاك الطاقة ، والسعر ، وما إلى ذلك.
في التوليف الهندسي ، يتم تعيين المهام التالية: تحقيق الدقة المطلوبة ؛ ضمان طبيعة معينة للعمليات العابرة. في هذه الحالة ، يتم تقليل التوليف إلى تحديد نوع ومعلمات الوسائل التصحيحية التي يجب إضافتها إلى الجزء غير القابل للتغيير من النظام من أجل ضمان ألا تكون مؤشرات الجودة أسوأ من المؤشرات المحددة.
الطريقة الأكثر انتشارًا في الممارسة الهندسية هي طريقة توليف التردد باستخدام خصائص التردد اللوغاريتمي.
تتضمن عملية تركيب نظام التحكم العمليات التالية:
- بناء LAFC L 0 (ω) المتوفر للنظام الأصلي W 0 (ω) ، والذي يتكون من جسم خاضع للرقابة بدون منظم وبدون وسيلة تصحيح ؛
- بناء الجزء منخفض التردد من LAFC المطلوب بناءً على متطلبات الدقة (الاستاتية) ؛
- إنشاء قسم متوسط ​​التردد من LAFC المطلوب ، مما يوفر وقتًا معينًا للتجاوز والتحكم t p ACS ؛
- مطابقة التردد المنخفض مع قسم التردد المتوسط ​​من L و H. شريطة الحصول على أبسط جهاز تصحيحي ؛
- صقل الجزء عالي التردد من l.h. بناءً على متطلبات ضمان هامش الاستقرار المطلوب ؛
- تحديد نوع ومعلمات جهاز التصحيح المتسلسل L ku (ω) = L w (ω) - L 0 (ω) ، منذ ذلك الحين W w (p) = W ku (p) * W 0 (p) ؛
- التنفيذ الفني للأجهزة التصحيحية. إذا لزم الأمر ، يتم إجراء إعادة الحساب لوصلة موازية أو نظام تشغيل مكافئ ؛
- حساب التحقق وبناء العملية العابرة.
بناء L.A.kh. المطلوب. أنتجت في أجزاء.
الجزء منخفض التردد من L.A. يتكون من شرط ضمان الدقة المطلوبة لتشغيل نظام التحكم في الحالة المستقرة ، أي من حالة خطأ الحالة المستقرة للنظام Δ () يجب ألا يتجاوز القيمة المحددة Δ () ≤Δ h .
تشكيل منطقة التردد المنخفض المحظور من أجل LF المطلوب. ربما بطرق مختلفة. على سبيل المثال ، عند تطبيق إشارة جيبية على المدخلات ، يلزم التأكد من المؤشرات المسموح بها التالية: Δ m - أقصى سعة للخطأ ؛ v م - أقصى سرعة تتبع ؛ ε m - أقصى تسارع للتتبع. في وقت سابق تبين أن سعة الخطأ عند إعادة إنتاج إشارة توافقية Δ m = g m / W (jω k) ، أي يتم تحديده من خلال معامل وظيفة النقل لـ ACS المفتوحة وسعة عمل الإدخال g m. لكي لا يتجاوز خطأ ACS Δ s ، يجب أن يكون l.h. يجب ألا يمر أقل من نقطة التحكم A إلى ذات الإحداثيات: ω = ω إلى ، L (ω إلى) = 20lg | W (jω k) | = 20lg جم · م / م.
العلاقات معروفة:
g (t) = g m sin (ω k t) ؛ g "(t) = g m (ω k t) ؛ g" "(t) = -g m ω k 2 sin (ω k t) ؛
الخامس م = ز م ك ؛ ε م = ز م ω ك 2 ؛ g م = v م 2 / ε م ؛ ω ك = ε م / الخامس م. (6.2)
المنطقة المحظورة المقابلة لنظام ذو استقامة من الدرجة الأولى وضمان التشغيل مع الخطأ المطلوب في تتبع السعة وتتبع السرعة والتسارع في الشكل. 6.2

الشكل 6.2. المنطقة المحظورة من l.a.kh.

عامل الجودة للسرعة K ν = v m / Δ m ، عامل الجودة للتسريع K ε = ε m / m. في حالة الحاجة إلى توفير خطأ تحكم ثابت فقط عندما يتم تطبيق الإشارة g (t) = g 0 = const على الإدخال ، ثم قسم التردد المنخفض من L.A.h. يجب أن يكون ميله 0 ديسيبل / ديسمبر ويمر عند مستوى 20lgK tr ، حيث يتم حساب K tr (الكسب المطلوب من ACS مفتوح الحلقة) بالصيغة

Δ z () = ε st = g 0 / (1+ K tr) ، حيث K tr ≥ -1.

إذا كان مطلوبًا ضمان التتبع بدقة معينة من الإجراء المرجعي g (t) = νt عند ν = const ، ثم خطأ سرعة الحالة المستقرة ε ck () = ν / K tr. من هنا ، تم العثور على K tr = ν / cc ويتم تنفيذ الجزء منخفض التردد من LAH المطلوب بميل -20 ديسيبل / ديسمبر من خلال عامل السرعة Q K ν = K tr = / cc أو نقطة ذات إحداثيات: ω = 1 ثانية -1 ، L (1) = 20lgk tr ديسيبل.
كما تم عرضه سابقًا ، فإن مقطع التردد المتوسط ​​من l.c.h. يوفر المؤشرات الرئيسية لجودة العملية العابرة - التجاوز σ ووقت التنظيم tp. يجب أن يكون ميله -20 ديسيبل / ديسمبر وأن يعبر محور التردد عند تردد القطع ω cf ، والذي يتم تحديده بواسطة الرسوم البيانية لـ V.V. Solodovnikov (الشكل 6.3). يوصى بمراعاة ترتيب الاستاتية للنظام المصمم واختيار ω cf وفقًا للرسم البياني المقابل.

الشكل 6.3. مخططات جودة Solodovnikov:
أ - للـ ACS الاستاتيكية من الدرجة الأولى ؛ ب - للبنادق ذاتية الدفع الثابتة

على سبيل المثال ، بالنسبة لـ σ m = 35٪ و tp = 0.6 s ، باستخدام الرسم البياني (الشكل 6.3 ، أ) لنظام استاتيكي من الدرجة الأولى ، نحصل على tp = 4.33 π / ω avg أو ω avg = 21.7 s - 1 ...
من خلال ω cf = 21.7 ثانية -1 ، من الضروري رسم خط مستقيم بميل -20 ديسيبل / ديسمبر ، ويتم تحديد عرض قسم التردد المتوسط ​​من شرط ضمان هامش الاستقرار المطلوب في المعامل و مرحلة. هناك طرق مختلفة لتحديد هوامش الاستقرار. يجب أن نتذكر أنه كلما زاد تردد القطع في النظام ، زاد احتمال تأثير خطأ الثوابت الزمنية الصغيرة لأجهزة ACS الفردية التي لم يتم أخذها في الاعتبار على الحسابات. لذلك ، يوصى بزيادة هوامش استقرار الطور والمعامل بشكل مصطنع مع زيادة ω cf. لذلك بالنسبة لنوعين من ACS ، يوصى باستخدام الجدول الوارد في الجدول. مع متطلبات الجودة العالية للعابرين على سبيل المثال ،

20%<σ m <24%; ,

25%<σ m <45%; ,

يوصى باستخدام مؤشرات الثبات المتوسطة التالية: φ zap = 30 ° ، H m = 12 dB ، -H m = 10 dB.
يُظهر الشكل 6.4 عرضًا لقسم التردد المتوسط ​​لل LH المطلوب ، والذي يوفر عرضه هوامش الاستقرار المطلوبة.

الشكل 6.4. جزء التردد المتوسط ​​من l.c.h.

بعد ذلك ، تتم مطابقة مقاطع الترددات المتوسطة والمنخفضة بمقاطع مستقيمة ذات منحدرات تبلغ -40 أو -60 ديسيبل / ديسمبر من شرط الحصول على أبسط جهاز تصحيح.
منحدر المقطع عالي التردد من LAH المطلوب. يوصى بترك مساوٍ لمنحدر قسم التردد العالي من LAH المتاح. في هذه الحالة ، سيكون جهاز التصحيح أكثر مناعة ضد التداخل. تنسيق المقاطع ذات التردد المتوسط ​​والعالي من LAH المطلوب. يتم أيضًا مع مراعاة الحصول على جهاز تصحيحي بسيط ، بالإضافة إلى ضمان هوامش الاستقرار اللازمة.
تم العثور على وظيفة النقل لنظام الحلقة المفتوحة المطلوب W w (p) بالشكل المطلوب lh. ل ث (ω). ثم يتم بناء استجابة تردد الطور لنظام التحكم في الحلقة المفتوحة المطلوب والاستجابة المؤقتة لنظام الحلقة المغلقة المطلوب ، ويتم تقدير مؤشرات الجودة التي تم الحصول عليها بالفعل للنظام المصمم. إذا استوفوا القيم المطلوبة ، فسيتم بناء lh. تعتبر كاملة ، وإلا يجب تعديل LFCs المرغوبة. لتقليل التجاوز ، يتم توسيع قسم التردد المتوسط ​​لل LH المطلوب. (زيادة القيمة ± H م). لتحسين أداء النظام ، من الضروري زيادة تردد القطع.
لتحديد معلمات جهاز التصحيح المتسلسل ، من الضروري:
أ) اطرح من L. و x المطلوب. L w متاح l و h. L 0 ، أي تجد l.h. جهاز تصحيح الطور الأدنى L ku ؛
ب) حسب نوع L. و x. جهاز التصحيح المتسلسل L ku يكتب وظيفة النقل الخاصة به ، وباستخدام الأدبيات المرجعية ، حدد دائرة معينة وتنفيذها.
يوضح الشكل 6.5 مثالاً لتحديد وظيفة النقل لجهاز تصحيح تسلسلي.

الشكل 6.5. LAH متاح L 0 ، نظام L w مفتوح الحلقة
وجهاز تصحيح تسلسلي L ku

بعد الطرح الرسومي ، نحصل على وظيفة النقل التالية لجهاز التصحيح

يمكن الحصول على جهاز تصحيح موازٍ أو جهاز تصحيح في شكل ردود فعل محلية عن طريق إعادة الحساب وفقًا للصيغة (6.1).
بناءً على وظيفة النقل التي تم الحصول عليها W ku (p) ، من الضروري تصميم جهاز تصحيح حقيقي يمكن تنفيذه في الأجهزة أو البرامج. في حالة تنفيذ الأجهزة ، يلزم تحديد الدائرة ومعلمات ارتباط التصحيح. يوجد في الأدبيات جداول لأجهزة التصحيح النموذجية ، السلبية منها والنشطة ، سواء في التيار المباشر أو المتردد. في حالة استخدامه للتحكم في ACS لجهاز الكمبيوتر ، فمن الأفضل تنفيذ البرنامج.

النص الأصلي الروسي © V.N. Bakaev، Vologda 2004. تطوير النسخة الإلكترونية: M.A. Gladyshev، I.A. تشورانوف.
جامعة فولوغدا الحكومية التقنية.
قسم التعلم عن بعد والتعلم عن بعد

الأنظمة المبنية على مبدأ التنظيم الثانوي ، كما هو موضح في الشكل 6.6 ، تُستخدم الآن على نطاق واسع. يوفر النظام n حلقات تحكم مع وحدات التحكم الخاصة بها W pi (p) ، وإشارة خرج وحدة التحكم في الحلقة الخارجية هي القيمة المحددة للحلقة الداخلية ، أي يخضع عمل كل حلقة داخلية للحلقة الخارجية.

الشكل 6.6. رسم تخطيطي هيكلي لـ ACS للتنظيم الثانوي

هناك ميزتان رئيسيتان تحددان تشغيل أنظمة التحكم التابعة.
1. بساطة الحساب والإعداد. يتم إجراء الضبط أثناء عملية التكليف بدءًا من الكفاف الداخلي. تشتمل كل دائرة على منظم ، نظرًا للمعلمات والهيكل الذي يتم الحصول على خصائصه القياسية. علاوة على ذلك ، في كل دائرة ، يتم تعويض أكبر ثابت زمني.
2. راحة تحديد القيم المحددة للإحداثيات الوسيطة للنظام. يتم تحقيق ذلك من خلال قصر إخراج وحدة التحكم في الحلقة الخارجية على قيمة معينة.
في الوقت نفسه ، يتضح من مبدأ إنشاء نظام تحكم ثانوي أن سرعة كل دائرة خارجية ستكون أقل من سرعة الدائرة الداخلية المقابلة. في الواقع ، إذا كان تردد القطع في l.c.h. سيكون 1 / 2T μ ، حيث 2T μ هو مجموع الثوابت الزمنية الصغيرة غير المعوضة ، ثم حتى في حالة عدم وجود روابط أخرى مع ثوابت زمنية صغيرة في الحلقة الخارجية ، فإن تردد القطع لـ l.c.h. سيكون 1/4T μ ، إلخ. لذلك ، نادرًا ما يتم بناء أنظمة التحكم في الرقيق بأكثر من ثلاث حلقات.
خذ دائرة نموذجية في الشكل 6.7 وقم بضبطها على النموذج الأمثل (MO) والمتماثل (CO).

الشكل 6.7. مخطط الدائرة النموذجية

يشير الرسم البياني في الشكل 6.7 إلى: T μ - مجموع الثوابت الزمنية الصغيرة ؛
T حول - ثابت وقت كبير يتم تعويضه ؛ K ε و K O - على التوالي ، مكاسب الكتل ذات الثوابت الزمنية الصغيرة وكائن التحكم. وتجدر الإشارة إلى أن نوع وحدة التحكم W p (p) يعتمد أيضًا على نوع الارتباط ، والذي يجب تعويض ثابت الوقت منه. يمكن أن يكون P و I و PI و PID. خذ وحدة تحكم PI كمثال:

.

للحصول على النموذج المعياري الأمثل ، حدد المعلمات:

ثم سيكون لوظيفة النقل للحلقة المفتوحة الشكل:

تظهر خصائص التردد اللوغاريتمي المقابلة لوظيفة النقل W (p) في الشكل 6.8 ، أ.

الشكل 6.8. LFC و h (t) مع ضبط معياري

مع إجراء التحكم في الخطوة ، تصل قيمة الإخراج لأول مرة إلى قيمة الحالة المستقرة بعد وقت 4.7Tμ ، والتجاوز هو 4.3 ٪ ، وهامش الطور 63 درجة (الشكل 6.8 ، ب). وظيفة النقل لـ ACS المغلقة لها الشكل

إذا قمنا بتمثيل المعادلة المميزة لـ ACS مغلق في شكل T 2 p 2 + 2ξ Tr + 1 = 0 ، فإن معامل التخميد عند الحد الأمثل المعياري له قيمة ... في الوقت نفسه ، يمكن ملاحظة أن وقت التنظيم لا يعتمد على الوقت الكبير الثابت T حول. النظام لديه استاتية من الدرجة الأولى. عند ضبط النظام على الوضع الأمثل المتماثل ، يتم تحديد معلمات وحدة التحكم PI على النحو التالي:

ثم وظيفة النقل للحلقة المفتوحة لها الشكل

يظهر الشكل 6.9 خصائص التردد اللوغاريتمي المقابل والرسم البياني العابر.

الشكل 6.9. LFC و h (t) عند الضبط إلى الأمثل المتماثل

وقت الوصول لأول مرة إلى قيمة الحالة المستقرة لقيمة الإخراج هو 3.1T μ ، ويصل الحد الأقصى للتجاوز إلى 43٪ ، وهامش الطور هو -37 درجة. ACS يكتسب أستاتيزم من الدرجة الثانية. وتجدر الإشارة إلى أنه إذا كان الارتباط بأطول وقت ثابت غير دوري من الترتيب الأول ، فعندئذٍ مع وحدة التحكم PI عند T o = 4T μ ، تتوافق العمليات العابرة مع العمليات عند ضبطها على MO. إذا كان تي حوالي<4Т μ , то настройка регулятора на τ=Т μ теряет смысл. Необходимо выбрать другой тип регулятора.
تُعرف أنواع أخرى من إعدادات المنظم المثلى في TAU ، على سبيل المثال:
- ذات الحدين ، عندما يتم تمثيل المعادلة المميزة لنظام التحكم الآلي في الشكل (p + ω 0) n - حيث ω 0 هو معامل n - جذر متعدد ؛
- بتروورث ، عندما تكون المعادلات المميزة لنظام التحكم الآلي لمختلف الطلبات على الشكل


يُنصح باستخدام هذه الإعدادات عندما يستخدم النظام تحكمًا مشروطًا لكل إحداثي.

النص الأصلي الروسي © V.N. Bakaev، Vologda 2004. تطوير النسخة الإلكترونية: M.A. Gladyshev، I.A. تشورانوف.
جامعة فولوغدا الحكومية التقنية.

بناء العملية العابرة

هناك ثلاث مجموعات من الأساليب لبناء عمليات عابرة: التحليلية؛ الرسم ، باستخدام خصائص التردد والعابرة ؛ بناء عمليات عابرة باستخدام الكمبيوتر. في أصعب الحالات ، يتم استخدام أجهزة الكمبيوتر ، والتي تسمح ، بالإضافة إلى نمذجة ACS ، بتوصيل الأجزاء الفردية من النظام الحقيقي بالجهاز ، أي. قريبة من الطريقة التجريبية. يتم استخدام أول مجموعتين بشكل أساسي في حالة الأنظمة البسيطة ، وكذلك في مرحلة البحث الأولي مع تبسيط كبير للنظام.
تعتمد الطرق التحليلية على حل المعادلات التفاضلية للنظام أو تحديد تحويل لابلاس العكسي لوظيفة النقل للنظام.
يتم استخدام حساب العمليات العابرة حسب خصائص التردد عندما يتم تحليل البنادق ذاتية الدفع منذ البداية بواسطة طرق التردد. في الممارسة الهندسية ، أصبحت طريقة خصائص التردد شبه المنحرفة ، التي طورها V.V. Solodovnikov ، واسعة الانتشار لتقييم مؤشرات الجودة وإنشاء عمليات عابرة في أنظمة التحكم الآلي.
لقد ثبت أنه إذا تم التصرف على النظام من خلال إجراء إعداد واحد ، أي g (t) = 1 (t) ، والشروط الأولية هي صفر ، ثم يمكن تعريف استجابة النظام ، وهي خاصية عابرة ، في هذه الحالة على أنها

(6.3)
(6.4)

حيث P (ω) هي استجابة التردد الحقيقية لنظام الحلقة المغلقة ؛ Q (ω) هي استجابة التردد التخيلية لنظام الحلقة المغلقة ، أي Ф g (jω) = P (ω) + jQ (ω).
تتكون طريقة البناء من حقيقة أن الخاصية الحقيقية المبنية P (ω) مقسمة إلى سلسلة من شبه المنحرف ، لتحل محل الخطوط المنحنية تقريبًا بأجزاء مستقيمة بحيث يتم إضافة كل إحداثيات شبه المنحرف معًا ، السمة الأصلية للشكل. تم الحصول على 6.10.

الشكل 6.10. السمة المادية لنظام مغلق

حيث: ω pi و cpi هما تردد الإرسال المنتظم وتردد القطع لكل شبه منحرف ، على التوالي.
بعد ذلك ، بالنسبة لكل شبه منحرف ، يتم تحديد معامل الانحدار ω pi / ω avg ، ويتم إنشاء العمليات العابرة من كل شبه منحرف hi من جدول وظائف h. يتم إعطاء وقت بلا أبعاد τ في جدول وظائف h. للحصول على الوقت الحقيقي t i ، من الضروري قسمة على تردد القطع لشبه المنحرف المحدد. يجب زيادة العملية العابرة لكل شبه منحرف بمقدار P i (0) مرة ، منذ ذلك الحين في جدول وظائف h ، يتم إعطاء عمليات عابرة من شبه منحرف مفردة. يتم الحصول على العملية العابرة لـ ACS من خلال الجمع الجبري لعمليات h i المبنية من جميع شبه المنحرفات.

النص الأصلي الروسي © V.N. Bakaev، Vologda 2004. تطوير النسخة الإلكترونية: M.A. Gladyshev، I.A. تشورانوف.
جامعة فولوغدا الحكومية التقنية.
قسم التعلم عن بعد والتعلم عن بعد

أسئلة حول الموضوع رقم 6

1. ما المقصود بتحسين جودة العملية الإدارية وكيف يتم تحقيق ذلك؟
2. قم بتسمية قانون التحكم المعياري الخطي.
3. أخبرنا عن قوانين التحكم النموذجية والهيئات التنظيمية النموذجية.
4. ما هو الغرض من الأجهزة التصحيحية؟ وضح كيف يتم تضمينها وما هو محدد.
5. شرح بيان مشكلة تركيب النظم.
6. ضع قائمة بمراحل تركيب الأنظمة.
7. شرح بناء LAH المطلوب للنظام المصمم.
8. كيف يتم تشكيل وظيفة النقل لنظام الإسقاط ذو الحلقة المفتوحة؟
9. كيف يتم تحديد وظائف النقل لأجهزة التصحيح؟
10. ما هي مزايا وعيوب أجهزة التصحيح المتوازية والمتسلسلة؟
11. كيف يتم استخدام المخططات البيانية "الإغلاق"؟
12. ضع قائمة بأساليب بناء العمليات العابرة.
13. كيف يمكن تحديد قيمة الحالة المستقرة للعملية العابرة من خلال الخاصية المادية؟
14.كيفية تغيير l.a.kh. لزيادة هوامش الاستقرار؟

النص الأصلي الروسي © V.N. Bakaev، Vologda 2004. تطوير النسخة الإلكترونية: M.A. Gladyshev، I.A. تشورانوف.
جامعة فولوغدا الحكومية التقنية.
قسم التعلم عن بعد والتعلم عن بعد

الموضوع رقم 7: البنادق ذاتية الحركة غير الخطية

مقدمة

معظم خصائص الأجهزة الحقيقية غير خطية بشكل عام وبعضها لا يمكن أن يكون خطيًا ، منذ ذلك الحين لها انقطاعات من النوع الثاني والتقريب الخطي متعدد التعريف لا ينطبق عليها. يمكن أن يصاحب تشغيل الروابط الحقيقية (الأجهزة) ظواهر مثل التشبع ، والتباطؤ ، ورد الفعل العكسي ، ووجود منطقة ميتة ، وما إلى ذلك. يمكن أن تكون اللاخطية طبيعية أو مصطنعة (تم إدخالها عن قصد). اللاخطية الطبيعية متأصلة في الأنظمة بسبب المظهر غير الخطي للعمليات الفيزيائية والخصائص في الأجهزة الفردية. على سبيل المثال ، الخاصية الميكانيكية للمحرك التعريفي. يتم إدخال القيم اللاخطية الاصطناعية من قبل المطورين في الأنظمة لضمان جودة العمل المطلوبة: بالنسبة للأنظمة المثلى من حيث السرعة ، يتم استخدام التحكم في الترحيل ، ووجود قوانين غير خطية في أنظمة البحث وغير البحث المتطرفة ، والأنظمة ذات البنية المتغيرة ، إلخ.
نظام غير خطييسمى هذا النظام ، والذي يتضمن عنصرًا واحدًا على الأقل ، يكون الخطي مستحيلًا دون فقدان الخصائص الأساسية لنظام التحكم ككل. العلامات الأساسية لعدم الخطية هي: إذا تم تضمين بعض الإحداثيات أو مشتقاتها الزمنية في المعادلة في شكل منتجات أو درجة مختلفة عن الأولى ؛ إذا كانت معاملات المعادلة وظائف لبعض الإحداثيات أو مشتقاتها. عند تكوين معادلات تفاضلية للأنظمة غير الخطية ، يتم أولاً تجميع المعادلات التفاضلية لكل جهاز في النظام. في هذه الحالة ، تكون خصائص الأجهزة التي يمكن أن تكون خطية خطية. يتم استدعاء العناصر التي لا تسمح بالخطية غير خطي إلى حد كبير... والنتيجة هي نظام معادلات تفاضلية تكون فيه معادلة واحدة أو أكثر غير خطية. الأجهزة التي يمكن أن تكون خطية تشكل الجزء الخطي من النظام ، والأجهزة التي لا يمكن أن تكون خطية تشكل الجزء غير الخطي. في أبسط الحالات ، يكون مخطط الكتلة لـ ACS لنظام غير خطي عبارة عن اتصال متسلسل لعنصر غير خطي لا يعمل بالقصور الذاتي وجزء خطي ، مغطى بالتغذية المرتدة (الشكل 7.1). نظرًا لأن مبدأ التراكب لا ينطبق على الأنظمة غير الخطية ، فعند إجراء التحولات الهيكلية للأنظمة غير الخطية ، فإن القيد الوحيد بالمقارنة مع التحولات الهيكلية للأنظمة الخطية هو أنه من المستحيل نقل العناصر غير الخطية من خلال العناصر الخطية والعكس صحيح.

أرز. 7.1 مخطط وظيفي لنظام غير خطي:
NE - عنصر غير خطي ؛ LCH - الجزء الخطي ؛ Z (t) و X (t)
ناتج ومدخلات العنصر غير الخطي ، على التوالي.

يمكن تصنيف الروابط غير الخطية وفقًا لمعايير مختلفة. يعتمد التصنيف الأكثر انتشارًا على الخصائص الثابتة والديناميكية. يتم تمثيل الأولى على أنها خصائص ثابتة غير خطية ، والأخيرة على أنها معادلات تفاضلية غير خطية. يتم إعطاء أمثلة على هذه الخصائص في. الشكل 7.2. يتم إعطاء أمثلة لا لبس فيها (بدون ذاكرة) ومتعددة القيم (مع ذاكرة) الخصائص غير الخطية. في هذه الحالة ، يتم أخذ اتجاه (علامة) سرعة إشارة الإدخال في الاعتبار.

الشكل 7.2. الخصائص الثابتة للعناصر غير الخطية

يحتوي سلوك الأنظمة غير الخطية في وجود عناصر غير خطية مهمة على عدد من الميزات التي تختلف عن سلوك ACS الخطي:
1. قيمة مخرجات النظام غير الخطي غير متناسبة مع إجراء الإدخال ، أي تعتمد معلمات الروابط غير الخطية على حجم إجراء الإدخال ؛
2. العابرين في الأنظمة غير الخطية تعتمد على الظروف الأولية (الانحرافات). في هذا الصدد ، يتم تقديم مفاهيم الاستقرار "الصغير" ، "الكبير" ، "بشكل عام" للأنظمة غير الخطية. يكون النظام مستقرًا "صغيرًا" إذا كان مستقرًا للانحرافات الأولية الصغيرة (متناهية الصغر). يكون النظام مستقرًا "في الحجم الكبير" إذا كان مستقرًا عند الانحرافات الأولية الكبيرة (المحدودة في الحجم). يكون النظام مستقرًا "ككل" إذا كان مستقرًا عند أي انحرافات أولية كبيرة (غير محدودة من حيث الحجم). يوضح الشكل 7.3 مسارات طور الأنظمة: مستقرة "في الكل" (أ) وأنظمة مستقرة "في الكبير" وغير مستقر "في الصغير" (ب) ؛

الشكل 7.3. مسارات المرحلة للأنظمة غير الخطية

3. تتميز الأنظمة غير الخطية بنمط من التذبذبات الدورية المستمرة ذات الاتساع والتردد الثابتين (التذبذبات الذاتية) ، والتي تحدث في الأنظمة في غياب التأثيرات الخارجية الدورية ؛
4. مع التذبذبات المخففة للعملية العابرة في الأنظمة غير الخطية ، من الممكن حدوث تغيير في فترة التذبذب.
أدت هذه الميزات إلى عدم وجود مناهج مشتركة في تحليل وتوليف الأنظمة غير الخطية. تتيح الأساليب المطورة حل المشكلات غير الخطية المحلية فقط. تنقسم جميع الطرق الهندسية لدراسة الأنظمة غير الخطية إلى مجموعتين رئيسيتين: دقيقة وتقريبية. تتضمن الطرق الدقيقة طريقة A.M. Lyapunov ، وطريقة مستوى الطور ، وطريقة تحويل النقاط ، وطريقة تردد V.M. Popov. تعتمد الطرق التقريبية على خطية المعادلات غير الخطية للنظام باستخدام الخطية التوافقية أو الإحصائية. ستتم مناقشة حدود قابلية تطبيق هذه الطريقة أو تلك أدناه. وتجدر الإشارة إلى أن هناك حاجة في المستقبل المنظور لمزيد من التطوير لنظرية وممارسة الأنظمة غير الخطية.
تعتبر النمذجة طريقة قوية وفعالة لدراسة الأنظمة غير الخطية ، ومجموعة أدواتها عبارة عن جهاز كمبيوتر. في الوقت الحاضر ، يمكن حل العديد من المشكلات النظرية والعملية التي يصعب حلها التحليلي بسهولة نسبيًا بمساعدة تكنولوجيا الكمبيوتر.
المعلمات الرئيسية التي تميز تشغيل البنادق ذاتية الدفع غير الخطية هي:
1. وجود أو عدم وجود تذبذبات ذاتية. إذا كانت هناك تذبذبات ذاتية ، فمن الضروري تحديد اتساعها وترددها.
2. حان وقت وصول المعلمة الخاضعة للرقابة إلى وضع الاستقرار (سرعة الاستجابة).
3. وجود أو عدم وجود نمط انزلاقي.
4. تحديد النقاط الخاصة ومسارات الحركة الخاصة.
هذه ليست قائمة كاملة بالمؤشرات المدروسة التي تصاحب تشغيل الأنظمة غير الخطية. الأنظمة متطرفة وذاتية الضبط وذات معلمات متغيرة وتتطلب تقييمًا وخصائص إضافية.

النص الأصلي الروسي © V.N. Bakaev، Vologda 2004. تطوير النسخة الإلكترونية: M.A. Gladyshev، I.A. تشورانوف.
جامعة فولوغدا الحكومية التقنية.
قسم التعلم عن بعد والتعلم عن بعد.

تنتمي فكرة طريقة التوافقية الخطية إلى N.M. كريلوف ون. Bogolyubov ويستند إلى استبدال العنصر غير الخطي في النظام برابط خطي ، يتم تحديد معلماته بموجب إجراء إدخال توافقي من حالة المساواة في اتساع التوافقيات الأولى عند إخراج العنصر غير الخطي وما يعادله ارتباط خطي. الطريقة تقريبية ولا يمكن استخدامها إلا عندما يكون الجزء الخطي من النظام عبارة عن مرشح تمرير منخفض ، أي يقوم بتصفية جميع المكونات التوافقية التي تنشأ عند خرج العنصر غير الخطي ، باستثناء العنصر التوافقي الأول. في هذه الحالة ، يمكن وصف الجزء الخطي بمعادلة تفاضلية لأي ترتيب ، ويمكن أن يكون العنصر غير الخطي أحادي القيمة ومتعدد القيم.
تعتمد طريقة التوافقية الخطية (التوازن التوافقي) على افتراض أن الفعل التوافقي مع التردد ω والسعة A يتم تطبيقها على مدخلات عنصر غير خطي ، أي س = أ sinωt. بافتراض أن الجزء الخطي عبارة عن مرشح تمرير منخفض ، فإن طيف إشارة الخرج للجزء الخطي يقتصر فقط على أول توافقي تحدده سلسلة فورييه (هذا هو تقريب الطريقة ، حيث يتم تجاهل التوافقيات الأعلى من الاعتبار ). ثم يتم تمثيل العلاقة بين التوافقي الأول لإشارة الخرج والإدخال التوافقي للعنصر غير الخطي كدالة نقل:

(7.1)

المعادلة (7.1) تسمى معادلة الخطية التوافقية ، والمعاملات q و q "هي معاملات الخطية التوافقية ، اعتمادًا على السعة A والتردد ω لإدخال الفعل. بالنسبة لأنواع مختلفة من الخصائص غير الخطية ، تكون معاملات التوافقية الخطية هي وتجدر الإشارة إلى أن المعاملات الثابتة أحادية القيمة q "(A) = 0. تخضع المعادلة (7.1) لتحويل لابلاس في ظل ظروف أولية صفرية مع الاستبدال اللاحق للمشغل p بواسطة jω (p = jω) ، نحصل على معامل النقل المعقد المكافئ للعنصر غير الخطي

W ne (jω، A) = q + jq ". (7.2)

بعد إجراء التحليل الخطي التوافقي ، لتحليل وتوليف ACS غير الخطي ، من الممكن استخدام جميع الطرق المستخدمة لدراسة الأنظمة الخطية ، بما في ذلك استخدام معايير الاستقرار المختلفة. عند دراسة الأنظمة غير الخطية بناءً على طريقة الخطية التوافقية ، يتم أولاً حل مسألة وجود واستقرار الأوضاع الدورية (التأرجح الذاتي). إذا كان النظام الدوري مستقرًا ، فهناك في النظام تذبذبات ذاتية بتردد ω 0 وسعة A 0. ضع في اعتبارك نظامًا غير خطي يتضمن جزءًا خطيًا بوظيفة نقل

(7.3)

وعنصر غير خطي له ربح معقد مكافئ (7.2). يأخذ مخطط الكتلة المحسوب للنظام غير الخطي شكل الشكل 7.5.

الشكل 7.5. رسم تخطيطي للـ ACS غير الخطي

لتقييم إمكانية حدوث التذبذبات الذاتية في نظام غير خطي بطريقة الخطية التوافقية ، من الضروري إيجاد شروط حدود الاستقرار ، كما تم في تحليل استقرار الأنظمة الخطية. إذا تم وصف الجزء الخطي بواسطة وظيفة النقل (7.3) ، والعنصر غير الخطي (7.2) ، فإن المعادلة المميزة لنظام الحلقة المغلقة سيكون لها الشكل

د (ع) + ك (ع) (ف (ω ، أ) + ف "(ω ، أ)) = 0 (7.4)

بناءً على معيار استقرار ميخائيلوف ، ستكون حدود الاستقرار هي مرور هودوغراف ميخائيلوف عبر الأصل. من التعبيرات (7.4) ، من الممكن العثور على اعتماد اتساع وتكرار التذبذبات الذاتية على معلمات النظام ، على سبيل المثال ، على معامل النقل k للجزء الخطي من النظام. لهذا ، من الضروري اعتبار معامل النقل k كمتغير في المعادلات (7.4) ، أي اكتب هذه المعادلة بالصيغة:

د (jω) + K (jω) (q (ω، A) + q "(ω، A)) = Re (ω 0، A 0، K) + Jm (0، A 0، k) = 0 (7.5)

حيث ω o و A o هما التردد والسعة المحتملان للتذبذبات الذاتية.
ثم ، معادلة الصفر للأجزاء الحقيقية والخيالية من المعادلة (7.5)

(7.6)

تُستخدم طريقة خصائص التردد اللوغاريتمي لتحديد وظائف نقل التردد لأجهزة التصحيح التي تجعل الأداء الديناميكي أقرب إلى الأداء المطلوب. تُستخدم هذه الطريقة بشكل أكثر فاعلية لتجميع الأنظمة باستخدام أجهزة تصحيح خطية أو رقمية ، نظرًا لأن خصائص التردد للوصلات في مثل هذه الأنظمة لا تعتمد على اتساع إشارات الإدخال. يشمل توليف ACS بطريقة خصائص التردد اللوغاريتمي العمليات التالية:

في المرحلة الأولى ، وفقًا لوظيفة النقل المعروفة للجزء غير القابل للتغيير من ACS ، يتم إنشاء خاصية التردد اللوغاريتمي. في معظم الحالات ، يكون استخدام خصائص التردد المقارب كافياً.

في المرحلة الثانية ، يتم إنشاء استجابة التردد اللوغاريتمي المرغوبة للـ ACS ، والتي تفي بالمتطلبات المحددة. يتم تحديد نوع LAFC المطلوب بناءً على الغرض من النظام ووقت العملية العابرة ومعدلات التجاوز والخطأ. في هذه الحالة ، غالبًا ما تُستخدم خصائص التردد النموذجية للأنظمة ذات الرتب المختلفة من الاستاتيزم. عند إنشاء LFC المطلوب ، من الضروري التأكد من أن شكل خاصية السعة يحدد تمامًا طبيعة العمليات العابرة ، وليست هناك حاجة لإدخال استجابة تردد الطور في الاعتبار. هذا الأخير صحيح في حالة أنظمة المرحلة الدنيا ، والتي تتميز بغياب الأصفار والأعمدة الموجودة في نصف المستوى الأيمن. عند اختيار السعة اللوغاريتمية المطلوبة وخصائص الطور ، من المهم أن يوفر الأخير هامش الاستقرار المطلوب عند تردد قطع النظام. لهذا الغرض ، يتم استخدام الرسوم البيانية الخاصة ، والتي يظهر شكلها في الشكل. 1.

الشكل 16-1 منحنيات لاختيار هامش الاستقرار في السعة (أ) والمرحلة (ب) اعتمادًا على مقدار التجاوز

تتحقق مؤشرات جودة مُرضية لـ ACS في الأنماط الديناميكية عندما تتقاطع خاصية الاتساع المميزة لمحور الإحداثي مع منحدر -20 ديسيبل / ديسمبر.

شكل 16-2 تحديد خصائص بيلة الفينيل كيتون

في المرحلة الأخيرة ، يتم تحديد خصائص التردد لجهاز التصحيح من خلال مقارنة خصائص التردد للنظام غير المصحح وخصائص التردد المطلوبة. عند استخدام وسائل التصحيح الخطي ، يمكن العثور على استجابة التردد اللوغاريتمي لجهاز التصحيح المتسلسل (SCU) عن طريق طرح LFC للنظام غير المصحح من LFC المطلوب لـ ACS ، أي

بالتالي

وتجدر الإشارة إلى أنه من السهل تحديد وظائف النقل للروابط في الدائرة المباشرة أو دائرة التغذية الراجعة باستخدام وظيفة النقل لجهاز التصحيح المتسلسل ، والتي يتم من خلالها تصحيح المؤشرات الديناميكية لـ ACS.

تتمثل الخطوة التالية في تحديد طريقة التنفيذ والمخطط والمعلمات الخاصة بجهاز التصحيح.

المرحلة الأخيرة في توليف جهاز التصحيح هي حساب التحقق من ACS ، والذي يتكون من إنشاء الرسوم البيانية للعمليات العابرة للنظام باستخدام جهاز التصحيح المحدد. في هذه المرحلة ، يُنصح باستخدام تكنولوجيا الكمبيوتر وأنظمة برامج النمذجة VinSim و WorkBench و CircuitMaker و MathCAD.

إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

نشر على http://www.allbest.ru//

نشر على http://www.allbest.ru//

وزارة التربية والتعليم والعلوم في الاتحاد الروسي

FGBOU VO جامعة إيفانوفو الكيميائية التكنولوجية الحكومية لعلم التحكم الآلي التقني والأتمتة.

عمل الدورة

حسب الانضباط: نظرية التحكم الآلي

الموضوع: تركيب أنظمة التحكم الآلي

إيفانوفو 2016

وظيفة عابرة لكائن التحكم

الجدول 1. وظيفة عابرة لكائن التحكم.

حاشية. ملاحظة

في هذا المقرر الدراسي ، يكون موضوع البحث هو كائن ثابت بالقصور الذاتي مع تأخير ، ممثلاً بوظيفة انتقال ، بالإضافة إلى نظام تحكم خاص به.

طرق البحث هي عناصر نظرية التحكم الآلي والنمذجة الرياضية والمحاكاة.

بمساعدة طرق التحديد والتقريب والطريقة الرسومية ، تم الحصول على نماذج من الكائنات في شكل وظائف نقل ، تم إنشاء نموذج يصف كائنًا معينًا بدقة أكبر.

بعد اختيار نموذج الكائن ، تم إجراء حسابات معلمات ضبط وحدة التحكم باستخدام طرق Ziegler-Nichols وخصائص التردد الممتدة.

لتحديد الطريقة التي تم من خلالها العثور على أفضل الإعدادات لوحدة التحكم في نظام التحكم الآلي للحلقة المغلقة ، تمت محاكاته في بيئة Matlab باستخدام حزمة Simulink. بناءً على نتائج المحاكاة ، تم اختيار طريقة تم بمساعدة إعدادات المنظم التي تلبي أفضل معايير الجودة المحددة.

تم أيضًا توليف نظام تحكم لجسم متعدد الأبعاد: نظام تحكم متسلسل ، نظام تحكم مشترك ، نظام تحكم مستقل. تم حساب معاملات ضبط منظمي PI ، المعوضات ، وتم الحصول على استجابات للتأثيرات النموذجية.

قائمة الكلمات الرئيسية:

كائن التحكم ، وحدة التحكم ، الإعدادات ، نظام التحكم.

تفاصيل الحجم:

كمية العمل- صفحات

عدد الجداول

عدد الرسوم التوضيحية - 32

عدد المصادر المستخدمة - 3

مقدمة

في هذا العمل ، فإن البيانات الأولية هي وظيفة عابرة لكائن التحكم على طول إحدى القنوات الديناميكية. من الضروري إجراء تحديد حدودي للكائن المحدد بواسطة وظيفة الانتقال بالطريقة الرسومية وطرق التقريب والتعريف.

بناءً على البيانات التي تم الحصول عليها ، نحدد النموذج الذي يصف الكائن المعطى بدقة أكبر. يعد حل هذه المشكلة مشكلة ملحة إلى حد ما ، لأنه في كثير من الأحيان ليس لدينا النموذج الرياضي نفسه ، ولكن فقط منحنى التسارع.

بعد اختيار نموذج الكائن ، نقوم بحساب معلمات وحدة التحكم PI. يتم إجراء الحساب باستخدام طرق Ziegler-Nichols وخصائص التردد الممتد. من أجل تحديد الطريقة التي تم بها العثور على أفضل إعدادات المنظم ، نستخدم درجة التخميد كمعيار للجودة.

في هذا العمل ، يتم توليف نظام تحكم لكائن متعدد الأبعاد من ثلاثة أنواع: مستقل ، متتالي ، مدمج. يتم حساب معلمات ضبط المنظمين ، ويتم التحقق من استجابات النظام من خلال قنوات مختلفة للإجراءات النموذجية.

هذا العمل بالطبع تعليمي. يمكن استخدام المهارات المكتسبة في سياق تنفيذه في سياق الدورات الدراسية على نظم إدارة النمذجة وأعمال التأهيل النهائي.

1. تحديد الكائن

1.1 التعريف باستخدام تطبيق System Identification ToolBox

التعريف هو تعريف العلاقة بين إشارات المخرجات والمدخلات على المستوى النوعي.

لتحديد الهوية ، نستخدم حزمة System Identification ToolBox. دعونا نبني نموذجًا في simulink.

الشكل 1.1.1. مخطط تحديد الهوية.

باستخدام الأمر ident ، انتقل إلى System Identification ToolBox.

الشكل 1.1.2. مربع أدوات تعريف النظام.

نقوم باستيراد البيانات إلى System Identification ToolBox:

الشكل 1.1.3. استيراد البيانات

نحصل على معاملات دالة النقل:

الشكل 1.1.4. نتائج تحديد الهوية

ك = 44.9994 T = 9.0905

1.2 تركيب باستخدام منحنى أدوات المناسب

التقريب أو التقريب هي طريقة تسمح لك باستكشاف الخصائص والخصائص العددية للكائن ، مما يقلل المشكلة إلى دراسة كائنات أبسط أو أكثر ملاءمة.

للتقريب ، نستخدم حزمة Curve Fitting Toolbox ونبني النموذج في simulink بدون رابط lag.

الشكل 1.2.1. مخطط لتنفيذ التقريب.

باستخدام الأمر cftool ، انتقل إلى Curve Fitting Toolbox. على المحور السيني نختار الوقت ، وعلى المحور الصادي قيم المخرجات. نصف الكائن بالدالة a-b * exp (-c * x). نحصل على المعاملات a و b و c.

الشكل 1.2.2. نتائج التقريب.

K = (أ + ب) / 2 = 45 T =

1.3 التقريب بواسطة الروابط الأولية (طريقة رسومية)

الشكل 1.3.1. طريقة رسومية

حدد وقت التأخر. لتحديد K ، نرسم خطًا مستقيمًا من القيمة المحددة إلى المحور الإحداثي. لتحديد ثابت الوقت ، ارسم ظلًا للمنحنى حتى تقاطع قيمة الحالة الثابتة مع الخط المستقيم ، ارسم عموديًا على محور الإحداثية من نقطة التقاطع ، اطرح وقت التأخير من القيمة التي تم الحصول عليها.

K = 45 T = 47

1.4 مقارنة وظائف عابرة

لمقارنة الطرق الثلاث ، نحسب خطأ كل طريقة ، ونجد مجموع مربعات الأخطاء ، ونجد التباين. للقيام بذلك ، دعونا نبني نموذجًا في simulink واستبدل المعلمات التي تم الحصول عليها.

الشكل 1.4.1. مقارنة بين وظائف عابرة.

تم الحصول على معاملات وظيفة النقل لكائن البحث بثلاث طرق. معيار تقييم النموذج الرياضي الناتج للكائن هو تباين الخطأ ، وبالنسبة لهذا المؤشر ، تتم الإشارة إلى أفضل النتائج في طريقة التقريب باستخدام Curve Fitting Tool. علاوة على ذلك ، نأخذ كنموذج رياضي للكائن: W = 45 / (1 / 0.022222 + 1) * e ^ (- 22.5p).

2- اختيار قانون التنظيم

نختار المنظم من النسبة

منذ ذلك الحين ، نختار وحدة تحكم PI.

3. توليف البنادق ذاتية الدفع بواسطة جسم أحادي البعد

3.1 حساب البنادق ذاتية الدفع بطريقة Ziegler-Nichols

تعتمد طريقة Ziegler-Nichols على معيار Nyquist. يكمن جوهر الطريقة في العثور على وحدة تحكم تناسبية تجلب نظام الحلقة المغلقة إلى حدود الاستقرار ، وإيجاد تردد التشغيل.

بالنسبة لوظيفة نقل معينة ، نجد استجابة تردد الطور ونرسم الرسم البياني الخاص بها.

دعونا نحدد تردد التشغيل على أنه الحد الأقصى لنقطة التقاطع لاستجابة الطور s. تردد التشغيل هو 0.082.

أرز. 3.1.1 إيجاد تردد التشغيل

دعونا نحسب معاملات PI-controller. احسب المعامل Kcr:

من القيمة التي تم الحصول عليها نحسب معامل التناسب:

نحسب وقت isodrome:

لنجد العلاقة:

أرز. 3.1.2 استجابة النظام عبر قناة التحكم لوظيفة متدرجة

أرز. 3.1.3 استجابة النظام على طول قناة الاضطراب لوظيفة الخطوة

أرز. 4.1.3 استجابة النظام على طول قناة الاضطراب لوظيفة النبضة

أرز. 3.1.5 استجابة النظام عبر قناة التحكم لوظيفة النبض

دعنا نحسب درجة التوهين بالصيغة:

أوجد القيمة المتوسطة لدرجة التوهين 0.93 وقارنها بالقيمة الحقيقية 0.85.

2.3 حساب البنادق ذاتية الدفع بواسطة خصائص التردد الممتد

تعتمد هذه الطريقة بالكامل على استخدام معيار Nyquist المعدل (معيار E.Dudnikov) ، والذي ينص على ما يلي: إذا كان نظام الحلقة المفتوحة مستقرًا وخاصيته الممتدة لطور الطور تمر عبر نقطة ذات إحداثيات [-1 ، j0] ، عندئذٍ لن يكون نظام الحلقة المغلقة مستقرًا فحسب ، بل سيكون له أيضًا هامش معين من الاستقرار ، تحدده درجة التذبذب.

- (3.2.1) استجابة تردد حلقة مفتوحة موسعة ؛

- (3.2.2) خاصية تردد الطور الممتد لنظام الحلقة المفتوحة.

بالنسبة لوحدة التحكم PI ، تكون خصائص التردد الممتد كما يلي:

الحساب في بيئة Mathcad:

ل W = 0.85 م = 0.302

دعنا نحسب إعداد تحكم PI في بيئة Mathcad:

دعنا ننتقل إلى منطقة خصائص التردد الممتد للكائن. للقيام بذلك ، دعنا نستبدل:

دعنا ننتقل إلى منطقة خصائص التردد الممتد للمنظم:

استجابة التردد الممتدة للمنظم:

استجابة ممتدة لتردد الطور للمنظم:

بعد بعض التحولات في المعادلة (3.2.6) نحصل على:

لنقم ببناء رسم بياني:

الشكل 3.2.1 ضبط المعلمات باستخدام طريقة استجابة التردد الممتد

من الرسم البياني ، نحسب القيمة القصوى لـ Kp / Tu في المدار الأول والقيمة المقابلة لـ Kp:

Kp = 0.00565 Kp / Tu = 0.00034

دعونا نتحرى استجابة النظام للإشارات النموذجية عبر قنوات التحكم والاضطراب.

وظيفة عابرة عن طريق قناة التحكم:

أرز. 3.2.2 استجابة النظام عبر قناة التحكم لوظيفة الخطوة

وظيفة عابرة لقناة الاضطراب:

أرز. 3.2.3 استجابة النظام على طول قناة الاضطراب لوظيفة الخطوة

وظيفة النبضة العابرة على طول قناة الاضطراب:

أرز. 4.2.3 استجابة النظام على طول قناة الاضطراب لوظيفة النبضة

وظيفة النبض العابر على قناة التحكم:

أرز. 3.2.5 استجابة النظام عبر قناة التحكم لوظيفة النبض

لنحسب درجة التوهين:

لوظيفة عابرة عن طريق قناة التحكم

لوظيفة الانتقال على طول قناة الاضطراب

لوظيفة النبضة العابرة على طول قناة الاضطراب

لوظيفة النبضة العابرة على قناة التحكم

أوجد القيمة المتوسطة لدرجة التوهين 0.98 وقارنها بالقيمة الحقيقية 0.85.

باستخدام طريقة خصائص التردد الممتد وطريقة Ziegler-Nichols ، تم حساب معلمات ضبط وحدة التحكم PI ودرجة التخميد. يتجاوز متوسط ​​قيمة درجة التوهين التي تم الحصول عليها باستخدام طريقة Ziegler-Nichols القيمة الحقيقية بنسبة 9.41٪. تجاوز متوسط ​​قيمة درجة التوهين التي تم الحصول عليها بواسطة طريقة استجابة التردد الممتدة القيمة الحقيقية بنسبة 15.29٪. ويترتب على ذلك أنه من الأفضل استخدام القيم التي تم الحصول عليها بطريقة Ziegler-Nichols.

4. توليف أنظمة التحكم الآلي لجسم متعدد الأبعاد

4.1 توليف أنظمة التحكم التعاقبية

تُستخدم أنظمة Cascade لأتمتة الكائنات ذات القصور الذاتي العالي على طول قناة التحكم ، إذا كان بإمكانك اختيار إحداثيات وسيطة أقل قصورًا فيما يتعلق بأخطر الاضطرابات واستخدام نفس إجراء التحكم بالنسبة لها كما هو الحال بالنسبة للإخراج الرئيسي للكائن.

أرز. 4.1.1 نظام التحكم المتتالي

في هذه الحالة ، يشتمل نظام التحكم على منظمين - المنظم الرئيسي (الخارجي) ، والذي يعمل على استقرار الناتج الرئيسي للكائن y ، والمنظم المساعد (الداخلي) ، المصمم لتنظيم الإحداثيات المساعدة y1. مرجع وحدة التحكم الإضافية هو إخراج وحدة التحكم الأساسية.

يفترض حساب سلسلة ACP تحديد إعدادات المنظمين الرئيسيين والمساعدة للخصائص الديناميكية المحددة للكائن على طول القنوات الرئيسية والمساعدة. نظرًا لأن إعدادات المنظمين الرئيسيين والإضافيين مترابطة ، يتم حسابهم بطريقة التكرار.

في كل خطوة من التكرار ، يتم حساب ACP أحادي الحلقة ، حيث يشير أحد المنظمين بشكل تقليدي إلى كائن مكافئ. الكائن المكافئ للمنظم الرئيسي هو اتصال متسلسل للحلقة المساعدة المغلقة وقناة التحكم الرئيسية ؛ وظيفة النقل الخاصة به تساوي:

(4.1.1.)

المحطة المكافئة لوحدة التحكم الإضافية هي الاتصال المتوازي للقناة المساعدة ونظام الحلقة المفتوحة الرئيسية. وظيفة النقل الخاصة به هي:

(4.1.2.)

اعتمادًا على خطوة التكرار الأولى ، يتم تمييز طريقتين لحساب سلسلة ACP:

الطريقة الأولى. يبدأ الحساب بالمنظم الرئيسي. يتم استخدام الطريقة في الحالات التي يكون فيها القصور الذاتي للقناة المساعدة أقل بكثير من القصور الذاتي للقناة الرئيسية.

في الخطوة الأولى ، يُفترض أن تردد التشغيل للدائرة الرئيسية أقل بكثير من تردد الدائرة المساعدة. ثم:

(4.1.3.)

وبالتالي ، في التقريب الأول ، لا تعتمد إعدادات المنظم الرئيسي على إعدادات المنظم الإضافي ويتم العثور عليها بواسطة WE0osn (p).

في الخطوة الثانية ، يتم حساب إعدادات وحدة التحكم الإضافية للكائن المكافئ.

في حالة الحسابات التقريبية ، فإنها تقتصر على أول خطوتين. في حالة الحسابات الدقيقة ، يتم استمرارها حتى تتوافق إعدادات المنظمين الموجودة في تكرارين متتاليين مع الدقة المحددة.

الطريقة الثانية. يبدأ الحساب بمنظم مساعد. في الخطوة الأولى ، من المفترض أن المنظم الخارجي معطل ، أي:

وبالتالي ، في أول تقدير تقريبي ، تم العثور على إعدادات المنظم الإضافي من ACP أحادي الحلقة لقناة التحكم الإضافية. في الخطوة الثانية ، يتم حساب إعدادات وحدة التحكم الرئيسية من وظيفة النقل للكائن المكافئ WE1osn (p) ، مع مراعاة إعدادات وحدة التحكم الإضافية. لتوضيح إعدادات المنظم الإضافي ، يتم إجراء الحساب باستخدام وظيفة النقل ، حيث يتم استبدال الإعدادات الموجودة للمنظم الرئيسي. يتم إجراء الحسابات حتى تتوافق إعدادات المنظم الإضافي الموجودة في تكرارين متتاليين مع الدقة المحددة.

دعنا نحسب معلمات وحدة التحكم المساعدة PI:

الشكل 4.1.2. الرد على خطوة العمل على طول قناة التحكم

الشكل 4.1.3. رد فعل على إجراء متدرج على طول قناة الاضطراب

الشكل 4.1.4. الاستجابة للعمل النبضي على طول قناة التحكم

الشكل 4.1.5. الاستجابة للعمل الدافع على طول قناة الاضطراب

النظام هو مهمة متغير واضطراب ثابت. يتم استيفاء معيار الجودة الرئيسي - نوع عملية الانتقال. لم يتم استيفاء معيار الجودة الثاني في شكل وقت التنظيم. تم استيفاء معيار الخطأ الديناميكي.

4.2 توليف نظام التحكم المشترك

هناك حالة يتم فيها تطبيق الإجراءات الصارمة التي يمكن قياسها على الكائن ، ولكن لا يتم اقتراح نظام تحكم أحادي الحلقة ، ولكن ما يسمى بالنظام المشترك ، وهو مزيج من مبدأين - مبدأ التغذية الراجعة و مبدأ التعويض عن الاضطرابات.

يُقترح اعتراض الاضطراب قبل تأثيره على الكائن وبمساعدة منظم إضافي للتعويض عن أفعالهم.

الشكل 4.2.1. نظام تحكم مشترك

دعنا نطبق على الرسم البياني الموضح في الشكل. 1 ، شرط الثبات لكمية المخرجات y فيما يتعلق بالعمل المزعج yv:

مبدأ الثبات للاضطراب: لكي يكون النظام ثابتًا للاضطراب ، يجب أن تكون وظيفة النقل الخاصة به على طول قناة التحكم مساوية للصفر. ثم ستتم كتابة وظيفة نقل المعوض:

(4.2.2.)

دعنا نحسب وحدة تحكم PI في وحدة التحكم Mathcad باستخدام نماذج نيوتن القياسية ذات الحدين:

خطوة العمل على طول قناة التحكم:

الشكل 4.2.2. الرد على خطوة العمل على طول قناة التحكم

خطوة العمل على طول قناة الاضطراب:

الشكل 4.2.3. رد فعل على إجراء متدرج على طول قناة الاضطراب

تأثير النبضة على قناة التحكم:

الشكل 4.2.4. الاستجابة للعمل النبضي على طول قناة التحكم

العمل النبضي على طول قناة الإزعاج:

الشكل 4.2.5. الاستجابة للعمل الدافع على طول قناة الاضطراب

النظام هو مهمة متغير واضطراب ثابت. لم يتم استيفاء معيار الجودة في شكل وقت التحكم. لم يتم استيفاء معيار الخطأ الديناميكي. النظام ثابت للاضطراب في الإحصائيات ، ولكنه ليس ثابتًا في الديناميات بسبب خصائص القصور الذاتي للعناصر المدرجة فيه.

4.3 توليف نظام تحكم مستقل

عند إدارة كائنات متعددة الأبعاد ، غالبًا ما نواجه الصورة التالية:

أرز. 4.3.1 عنصر التحكم مع اثنين من متغيرات الإدخال واثنين من متغيرات الإخراج

X1 ، X2 - متغيرات التحكم

Y1 و Y2 - المتغيرات الخاضعة للرقابة

U1، U2 - روابط مباشرة

P1 ، P2 - وصلات متقاطعة.

إذا كان متغير الإخراج y1 اخترنا المتغير x2 كمتغير تحكم ، فبسبب القنوات المتقاطعة ، سيؤثر متغير التحكم x2 على المتغير y1 من خلال دالة النقل W21 ، وسيؤثر متغير التحكم x1 على y2 إلى W12. هذه الظروف تعقد بشكل كبير حساب مثل هذا النظام.

يتم تبسيط مهمة الحساب إلى حد كبير إذا تم فرض متطلبات إضافية على النظام - متطلبات استقلالية قنوات التحكم. يمكن تحقيق استقلالية قنوات التحكم عن طريق إدخال وصلات إضافية بين متغيرات الإدخال ، وتسمى هذه الأجهزة المعوضات.

أرز. 4.3.2 نظام تحكم ثنائي الأبعاد

نتيجة لإدخال المعوضات ظهرت متغيرات تحكم جديدة تؤثر على المتغيرات الأولية مع مراعاة التأثيرات التعويضية.

نحسب وظائف نقل المعوضات:

نحسب معلمات الضبط لوحدات تحكم PI باستخدام أشكال نيوتن القياسية ذات الحدين.

دعنا نحسب أول وحدة تحكم PI في Mathcad:

دعنا نحسب وحدة تحكم PI الثانية في Mathcad:

وظيفة عابرة لقناة التحكم الأولى:

أرز. 4.3.3. استجابة النظام لاتخاذ خطوة العمل

وظيفة عابرة في قناة التحكم الثانية:

أرز. 4.3.4. استجابة النظام لاتخاذ خطوة العمل

النظام هو مهمة متغير واضطراب ثابت. يتم استيفاء معيار الجودة الرئيسي - نوع عملية الانتقال. يتم استيفاء معيار الجودة الثاني في شكل الوقت.

استنتاج

في الفقرة الأولى من العمل ، تم النظر في الأساليب المستخدمة لتحديد الوظائف المحددة في الجدول. تم النظر في ثلاث طرق: طريقة التحديد باستخدام System Identification ToolBox ، وطريقة التقريب باستخدام حزمة Curve Fitting Toolbox ، وطريقة تقريب الارتباط الأولي. بناءً على نتائج التقريب ، تم اختيار النموذج الأكثر ملاءمة. اتضح أنه نموذج تم الحصول عليه بالتقريب باستخدام أداة تركيب المنحنى.

ثم تم تحديد قانون التنظيم وتم حساب إعدادات تحكم PI بطريقتين: طريقة استجابة التردد الممتد وطريقة Ziegler-Nichols. عند مقارنة معدلات التوهين ، تم تحديد أنه من الأفضل استخدام القيم التي تم الحصول عليها بطريقة Ziegler-Nichols.

كانت النقطة الرابعة من عمل الدورة هي نمذجة الأنظمة. لقد أجرينا توليفة من أنظمة التحكم لجسم متعدد الأبعاد. بالنسبة لهذه الأنظمة ، تم حساب معادلات الاضطراب ، وكذلك وحدات تحكم PI ، لحساب أشكال نيوتن القياسية ذات الحدين. تم الحصول على استجابات الأنظمة لإجراءات الإدخال النموذجية.

قائمة المصادر المستخدمة

نظرية التحكم الآلي: كتاب مدرسي للجامعات / ف.يا.روتاش. - الطبعة الخامسة ، القس. و أضف. - م: دار النشر MEI ، 2008. - 396 صفحة ، إلينوي.

أجهزة التحكم والمراقبة المشروطة / N.T. كوزوفكوف. - م: "هندسة ميكانيكية" 1976. - 184 ص.

مركز ماتلاب الاستشاري [مورد إلكتروني] // MATLAB.Exponenta ، 2001-2014. URL: http://matlab.exponenta.ru. تاريخ الوصول: 12.03.2016.

تم النشر في Allbest.ru

...

وثائق مماثلة

تحليل طريقة استجابة التردد الموسعة البديلة. تنفيذ البرنامج في بيئة MatLab ، بهدف حساب وظيفة نقل كائن التحكم ، ومعلمات الجودة للعملية المؤقتة لـ ACS المغلقة لإعدادات وحدة التحكم.

العمل المخبري ، تمت الإضافة بتاريخ 11/05/2016


طريقة استجابة التردد الممتد. مراجعة متطلبات مؤشرات الجودة. طرق الحاسب الآلي لتركيب أنظمة التحكم الآلي في بيئة ماتلاب. رسم خط من التوهين المتساوي للنظام. تحديد أفضل إعدادات المنظم.

العمل المخبري ، تمت إضافة 10/30/2016


حساب وحدة تحكم منفصلة توفر أقصى سرعة للعملية العابرة. تشكيل معيار تربيعي متكامل. توليف المعوض ، جهاز التحكم المستمر والمنفصل ، المعوض ، قانون التحكم الأمثل.

ورقة مصطلح ، تمت إضافتها في 12/19/2010


اختيار منظم لكائن تحكم مع وظيفة نقل معينة. تحليل عنصر التحكم ونظام التحكم الآلي. تقييم الوظائف العابرة والاندفاعية لكائن التحكم. الرسوم التخطيطية للمنظم وجهاز المقارنة.

تمت إضافة ورقة مصطلح 09/03/2012


اختيار وتبرير أنواع المنظمين للموقع والسرعة والتيار وحساب معلمات إعداداتهم. توليف نظام التحكم بالطرق المثلى النموذجية والمتناظرة. بناء الخصائص العابرة للكائن الخاضع للرقابة وفقًا للقيم المنظمة.

ورقة مصطلح ، تمت الإضافة بتاريخ 04/01/2012


وصف كائن التحكم الآلي في الحالات المتغيرة. تحديد وظيفة النقل المنفصلة لنظام مغلق من تمثيلي إلى رقمي. الرسوم البيانية للاستجابة العابرة وإشارة التحكم واستجابة التردد للنظام.

ورقة مصطلح ، تمت إضافة 11/21/2012


توليف نظام تحكم لجسم شبه ثابت. نموذج رياضي لجسم ديناميكي غير ثابت. وظائف نقل روابط نظام التحكم. رسم خصائص تردد الاتساع اللوغاريتمي المطلوب وخصائص تردد الطور.

ورقة مصطلح ، تمت إضافة 06/14/2010


تحديد الخصائص الديناميكية للكائن. تحديد وبناء خصائص التردد والوقت. حساب الإعدادات المثلى لوحدة التحكم PI. فحص الاستقرار بمعيار Hurwitz. بناء العملية العابرة وجودتها.

تمت إضافة ورقة مصطلح في 2014/05/04


التحقيق في أوضاع نظام التحكم الآلي. تحديد وظيفة النقل لنظام مغلق. بناء خصائص الاتساع اللوغاريتمي وتردد الطور. توليف نظام "وحدة تحكم الكائن" ، حساب المعلمات المثلى.

تمت إضافة ورقة مصطلح 06/17/2011


صياغة متطلبات النظام وحساب معلمات المحرك الكهربائي. توليف المنظم الحالي. حساب تحكم السرعة. التحقيق في العمليات العابرة في نظام التحكم الثانوي باستخدام برنامج "ماتلاب". توليف نظام التتابع.