- •Федеральное агентство по образованию
- •Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
- •Вятский государственный университет
- •Факультет автоматики и вычислительной техники
- •1804 – "Электропривод и автоматизация
- •II. Программа работы.
- •III. Описание лабораторной установки.
- •II. Программа работы.
- •IV. Описание лабораторной установки.
- •II. Программа работы.
- •IV. Описание лабораторной установки.
IV. Описание лабораторной установки.
1. Функциональная схема.
Функциональная схема оптимальной по комбинированному критерию системы управления приведена на рис. 15.
Также, как и в задаче быстродействия, перейдем к первоначальным координатам в уравнениях функций переключения (16), (17)
,
.
Нелинейные зависимости воспроизводятся о помощью функциональных преобразователей ФП1 и ФП2 соответственно. Но, так как , достаточно иметь один ФП1 и масштабирующий делитель на коэффициент .
В схеме рис. 15 используются два сравнивающих устройства: СУ1. и
Рис. 15. Функциональная схема оптимальной по комбинированному
критерию системы управления
СУ2. На выходе СУ1 имеем сигнал, соответствующий μ1, а на выходе СУ2 - μ1. Выходы сравнивающих устройств СУ1 и СУ2 поступают соответственно на входы релейных элементов РЭ1 и РЭ2, каждый из которых выполнен в виде двух нуль-органов НО1 и НО2, срабатывающих при положительном (НО1) и отрицательном (НО2) значениях μ1 для РЭ1; и нуль-органов НО3 и НО4 для РЭ2 и функции μ2.
Выходы релейных элементов РЭ1 и РЭ2 поступают на логические схемы совпадений (схемы "И"), схема "И1" дает положительный сигнал U=1 на своем выходе при условии, что оба релейных элемента РЭ1 и РЭ2 имеют положительные сигналы. Схема "И2" дает на выходе отрицательный сигнал U=-1, когда РЭ1 и РЭ2 имеют одновременно отрицательные выходные сигналы. Если выходы РЭ1 и РЭ2 имеют разные знаки, то выходы схем "И1" и "И2" будут равны нулю, т.е. U=0.
2. Работа схемы.
Рассмотрим теперь работу схемы при отработке ступенчатого входного сигнала, т.е. , , , .
Сначала, в момент включения входного сигнала сработают НО1 и НО2 следовательно, на выходе схемы "И" будет U=1, а на выходе "И2" – U=0, что приведет к включению двигателя Д1. Координата х2 изменяется с постоянной скоростью, а координата х2 – по параболе, также как и в задаче быстродействия.
На входы сравнивающих устройств СУ1 и СУ2 одновременно приходят сигнал ошибки и сигналы с выходов функциональных преобразователей ФП1 и ФП2, причем сигнал , поэтому первым переключится РЭ2: НО3 отключится, а НО4 включится. Теперь на вход схемы "И1" и "И2" приходят сигналы разных знаков и их выходные сигналы равны нулю, тем самым формируется управление U=0 на интервале . Теперь координата х2=х2с, а двигатель Д1 будет вращаться с постоянной скоростью , и выходная координата х1 будет изменяться по линейному закону
,
продолжая уменьшать ошибку . Сигнал на выходе ФП2 на этом отрезке времени не меняется, также как и на выходе ФП1 (рис. 16). Поэтому, при уменьшении ошибки наступит такой момент времени t2, когда выполнится равенство
и при дальнейшем движении , что ведет к переключению РЭ1, т.е. НО1 отключится и включится НО2. Отрицательные сигналы на выходах НО2 и НО4 приводят к появлению сигнала U=-1 на выходе схемы "И2" и тем самым к реверсу двигателя Д2. Координата х2 будет уменьшаться по линейному закону, а переменная х2 – по параболе, как и в задаче быстродействия. Такой режим
Рис. 16. Переходные процессы в системе, оптимальной
по комбинированному критерию
будет наблюдаться до тех пор, пока система не придет в заданную конечную точку , при этом все нуль-органы отключатся и система приходит в состояние равновесия.
Приведенное выше описание работы системы справедливо при идеальной реализации и точном соответствии объекта описанию (8).
Реально же имеют место неизбежные отклонения от расчетной модели, что приводит к дополнительным переключениям РЭ1. Здесь следует иметь в виду те же самые замечания, что и в задаче быстродействия.
Однако относительное влияние погрешностей реализации в данной системе меньше, так как скользящие режимы могут наблюдаться лишь на участке торможения (как и в задаче быстродействия), в тоже время в системе с комбинированным критерием общее время переходного процесса больше, чем в системе с критерием быстродействия.
V. Порядок выполнения работы.
-
В данной работе используется тот же лабораторный макет, что и в лабораторной работе № 3. Функциональная схема лабораторного макета показана на рис. 12.
-
Первоначально настраивается выход функционального преобразователя ФП аналогично тому, как он настраивается в системе, оптимальной по быстродействию. Ключи П1, В2, В3 - отключены, "Сеть" - включен.
-
Включить ключи П1 и В2 и проверить работоспособность схемы при отработке входного сигнала из диапазона В.
-
После настройки выхода ФП дополнительной настройки выхода ФП не требуется. Для измерения вольтметр Vфп перевести в положение ФП2. Отключить ФЛП, П1, В2. Снять характеристику ФП2, входной сигнал изменить потенциометром "Задание". Величина может быть отрегулирована потенциометром λ.
-
Включить систему, оптимальную по комбинированному критерию (включить "Сеть", В2, В3, П1), и наблюдать переходные процессы при отработке входных сигналов в диапазоне В, измеряя время, а также значения переменных х1 и х2 в момент переключения.
-
Исследовать поведение системы при действии возмущения в виде изменения скорости интегрирования первого интегратора, т.е. коэффициента К2. Наблюдать переходные процессы при отработке входного сигнала Uвх=4В с определением области скользящего режима и времени переходного процесса.
Примечание. Во всех режимах время переходного процесса определять как время достижения ошибки, равной примерно 5% от начального значения.
VI. Оформление отчета.
Отчет должен содержать: функциональную схему оптимальной по комбинированному критерию системы, расчет фазовых траекторий и функций переключения, расчет переходных процессов при оптимальном управлении, анализ полученных характеристик системы с учетом реальных характеристик РЭ и при наличии возмущений.
VII. Контрольные вопросы.
-
Как изменяется расход ресурсов при увеличении (уменьшении) весового коэффициента λ?
-
Какое влияние оказывает зона нечувствительности релейного элемента на фазовые траектории и переходные процессы?
-
Какое влияние на характеристики системы оказывает изменение величины управляющего сигнала U?
-
Как изменяется характеристики системы, если нелинейные преобразователи или заменить линейными звеньями?
-
Построить фазовые траектории при начальных значениях ошибки .