Синтез нестационарны й динамически й объект

Введение

Синтез нестационарны й динамически й объект

Развитие техники автоматизированного управления связанно с проблемой замены человека в различных звеньях управления производственным процессом. Кибернетика - наука об общих закономерностях процессов управления - основывается на изучении объектов управления при внешних воздействиях, получении информации о протекании процессов в этих объектах и выработке управляющих воздействий, обеспечивающих оптимальное в определённом заданном смысле состояние объектов. Объектами управления могут быть: живые организмы, коллективы людей, производственные предприятия, заводы, цехи, отдельные станки, машины.

В зависимости от объекта и задачи управления системы уравнений могут быть различными - от самых простых систем автоматического регулирования, поддерживающих неизменной какую-либо величину, до сложных, содержащих десятки вычислительных машин, решающих задачи оптимального управления множеством объектов.

Автоматическим регулированием называется поддержание постоянной или изменение по заданному закону некоторой величины, характеризующей процесс, осуществляемое при помощи измерения состояния объекта или действующих на него возмущения и воздействия на регулирующий орган объекта.

Управление охватывает большой круг задач. Под автоматическим управлением понимается автоматическое осуществление совокупности воздействий, выбранных из множества возможных на основании определённой информации и направленных на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта в соответствие с целью управления.

Синтез нескорректированной системы динамического объекта

Постановка задачи

 

По заданному нестацианарному дифференциальному уравнению, которым описывается поведение объекта управления, находится параметрическая передаточная функция. Выбирается метод решения синтеза системы с учётом ограничений. Выбирается и обосновывается критерий качества и принцип функционирования системы. Строится структурная схема и выбирается элементная база информационно- управляющей системы.

Методом квазистационарности находится передаточная функция системы, и по заданным показателям качества переходного процесса строится желаемая ЛАЧХ скорректированной системы, а затем находится передаточная функция, схема и параметры корректирующего устройства. Проводится оптимизация критерия качества с целью нахождения структуры и алгоритма функционирования информационной параметрической системы идентификации.

Получив структуру регулятора квазистационарного объекта, структуру и алгоритм функционирования информационной параметрической системы, сняв наложенные ограничения квазистационарности объекта управления и регулятора, производится оптимизация критерия качества управляющей системы, в результате которой находится структура и алгоритм функционирования управляющей системы.

 

 

где а₁ =2,4; а₂= 0,16; а₃=8; а₄ =5; b₁=1,5; b₂=8; b₃=16.

построить самонастраивающуюся информационно-управляющую систему, обеспечивающую асимптотическую устойчивость по Ляпунову в условиях нестационарности динамических параметров объекта управления, удовлетворяющих ограничениям:

 

Δa₁(t), Δa₂(t), Δa₃(t), Δa₄(t), Δb₁(t), Δb₂(t), Δb₃(t) << ΔU₁(t), Δy₁(t), Δy₂(t) (1.2)

 

на интервале квазистационарности:

 

nT ≤ t ≤ (n+1)T,

 

выбранному между двумя дискретными состояниями, где Т - интервал времени наблюдения за поведением объекта. После перестройки параметров системы он численно равен трем постоянным времени объекта управления при t = 0

 

Т = 3Т₀

 

При этом система должна удовлетворять следующим показателям качества при единичном ступенчатом воздействии в условиях квазистационарности объекта на интервале времени nT ≤ t ≤ (n+1)T:

·   запас по амплитуде L_зап [дБ] ≥ 10;

·   запас по фазе φ_зап [град] ≥ 15;

·   коэффициент перерегулирования σ [%] = 30;

·   время регулирования t_p [c] = 0,8;

·   система должна обладать астатизмом ν = 2;

·   коэффициент ошибки по скорости С [c] =0,075;

·   полоса пропускания ≥ 8.

Для решения поставленной задачи необходимо следующее:

·   Анализ свойств, определяющих статические и динамические характеристики объекта управления;

·   Представить нестационарный объект управления схемой в переменных состояниях и определить:

вектор состояния;

вектор возмущений;

динамическую матрицу переменных коэффициентов.

·   Исследовать поведение объекта при фиксированных возмущающих воздействиях;

·   Найти передаточную функцию квазистационарного объекта на интервале времени nT ≤ t ≤ (n+1)T и произвести синтез последовательного корректирующего устройства, обеспечивающего заданные показатели качества. Определить запасы устойчивости по амплитуде и фазе;

·   Найти структуру и алгоритм функционирования информационной параметрической системы идентификации при выбранном критерии качества;

·   Выбор элементов и технических средств для её реализации;

·   Построить информационно-параметрическую систему идентификации;

·   Снимая наложенные ограничения квазистационарности, осуществить решение задачи оптимизации с целью нахождения структуры и алгоритма функционирования самонастраивающейся информационно-управляющей системы нестационарного объекта управления;

·   На основании полученного алгоритма функционирования самонастраивающейся информационно-управляющей системы построить структурную и разработать принципиальную электрическую схему самонастраивающейся информационно-управляющей системы нестационарного объекта;

 

Выбор элементной базы

 

Анализируя структурную схему замкнутой скорректированной системы управления нестационарным динамическим объектом, которая была разработана на предыдущем этапе проектирования, можно выделить следующие блоки для разработки:

- сумматор;

-   пропорциональное звено;

-   апериодическое звено;

-   форсирующее звено.

В качестве элементной базы для реализации структурной схемы выбираем операционный усилитель К140УД1А с параметрами:

 

к = 0,9 тыс

к_ос.сф = 60 дБ

U_см = 7 мВ

ΔU_см/ΔT = 20 мкВ/с°

I_вх = 5000 нА

ΔI_вх = 1000нА

R_вх = 4 кОм

 

Заключение

 

В курсовой работе был произведен синтез системы управления нестационарным динамическим объектом, получена ее структура. Данная система обеспечивает устойчивость и заданные показатели качества на интервале квазистационарности nT ≤ t ≤ (n+1)T при условии постоянства параметров объекта управления на этом интервале времени. При наличии изменений параметров объекта управления управляющее воздействие U(p), вырабатываемое регулятором (управляющим устройством) с жесткой отрицательной обратной связью, не обеспечивает устойчивости и заданных показателей качества квазистационарной системы. Для устранения этого недостатка необходимо вводить гибкую параметрическую обратную связь, т.к. управляющему устройству в этом случае необходима информация о параметрическом состоянии нестационарного объекта управления.

 

 

Литература

 

1.Чаковский В.В. и др. Методы систем управления. - Москва: Машиностроение, 1969.

.Воронов А.А. и др. Теория автоматического управления. - Москва: Высшая Школа, 1977.

.Нетушила А.В. Теория автоматического управления. - Москва: Высшая Школа, 1968.

.Володченко Г.С., Новгородцев А.И. Методические указания к комплексной курсовой работе «Построение информационно-управляющей системы с элементами искусственного интеллекта» по курсу «Элементы и системы автоматического управления и контроля». - Сумы, СумГУ, 1999.

Введение

синтез нестационарны й динамически й объект

Развитие техники автоматизированного управления связанно с проблемой замены человека в различных звеньях управления производственным процессом. Кибернетика - наука об общих закономерностях процессов управления - основывается на изучении объектов управления при внешних воздействиях, получении информации о протекании процессов в этих объектах и выработке управляющих воздействий, обеспечивающих оптимальное в определённом заданном смысле состояние объектов. Объектами управления могут быть: живые организмы, коллективы людей, производственные предприятия, заводы, цехи, отдельные станки, машины.

В зависимости от объекта и задачи управления системы уравнений могут быть различными - от самых простых систем автоматического регулирования, поддерживающих неизменной какую-либо величину, до сложных, содержащих десятки вычислительных машин, решающих задачи оптимального управления множеством объектов.

Автоматическим регулированием называется поддержание постоянной или изменение по заданному закону некоторой величины, характеризующей процесс, осуществляемое при помощи измерения состояния объекта или действующих на него возмущения и воздействия на регулирующий орган объекта.

Управление охватывает большой круг задач. Под автоматическим управлением понимается автоматическое осуществление совокупности воздействий, выбранных из множества возможных на основании определённой информации и направленных на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта в соответствие с целью управления.