Материалы к экзамену по дисциплине:

« Теория вентильного и цифрового электропривода»

Вопросы по курсу лекций;

лабораторные работы;

практические занятия,

оценка остаточных знаний.

Вопросы экзаменационных билетов.

1.Компьютерные технологии в системах автоматического управления производственными установками и технологическими комплексами. Дискретные системы автоматического управления: и импульсные, релейные, цифровые.

1.Структура компьютерной системы управления. Типовая структура цифровой системы управления электроприводом. Достоинства и недостатки дискретных систем управления.

2.Импульсные системы управления. Структура импульсных систем, область применения. Квантование по времени. Импульсный ключ, моделирование квантованных по времени процессов.

3.Релейные системы управления. Свойства: нелинейность, оптимизация по быстродействию. Квантование по уровню в малом, моделирование квантованных по уровню процессов.

4.Решетчатые функции. Математическое определение дельта-функции. Техническая реализация. Производящая функция. Идеальный импульсный ключ, математическое описание решетчатой функции. Смещенная решетчатая функция.

5.Разности решетчатых функций. Прямая первая разность; прямая вторая разность. Прямые разности высших порядков. Обратные разности решетчатых функций.

6.Суммы решетчатых функций - аналог интеграла. Полные и неполные суммы.

7.Разностные уравнения - аналог дифференциальных уравнений непрерывных функций.

8.Дискретное преобразование Лапласа (определение). Примеры дискретного преобразование Лапласа: единичной функции; экспоненциальной функции.

9.Z-преобразование решетчатых функций. Простое и модифицированное Z-преобразование. Таблица Z-преобразований типовых функций.

10.Свойства Z- преобразований

-Линейность

-теоремы смещения (опережения, запаздывания) на целое число тактов

-теорема о начальном и о конечном значениях

-Z изображение прямых разностей

-Z изображение обратных разностей

-Теорема о запаздывании в пределах такта.

11. Разложение Z-изображения в ряд Лорана. Получение оригинала разложением в ряд Лорана.

12.Получение оригинала по Z-изображению методом:

- разложения на простые дроби

- используя теорему разложения.

13.Структурная схема и элементы компьютерной САУ

14.Описание ЦАП, назначение, принцип действия, моделирование в Матлаб

15.Описание АЦП, назначение, принцип действия, моделирование в Матлаб.

16.Моделирование компьютерной системы на MATLAB

17.Передаточные функции разомкнутых импульсных систем.

18.Передаточные функции замкнутых импульсных систем

20.Интегрирование решетчатых функций

-методом прямоугольников (Эйлера)

-методом трапеций

21.Дифференцирование решетчатых функций.

22.Пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор в дискретной системе.

21.Нахождение алгоритмов программной реализации звеньев по их дискретным передаточным функциям (Программирование на ЭВМ дискретных систем)

22.Частотные характеристики импульсных систем. Периодичность частотных характеристик. Билинейное преобразование, псевдочастота (относительная, абсолютная). Частотная характеристика замкнутой САР первого порядка. Критерии эквивалентности импульсных и непрерывных систем: теорема Котельникова.

23.Устойчивость дискретных систем, соотношение Z , P и W- плоскостей

Критерии устойчивости:

-корневые

-частотные (Найквиста)

-алгебраические (Шур-Кона)

24.Качество переходного процесса в системе первого порядка в функции

ν = Т₀ / Т₁.

25.Устойчивость импульсной системы первого порядка без учета запаздывания в процессоре (область устойчивости).

26.Устойчивость импульсной системы первого порядка с учетом запаздывания в процессоре (область устойчивости).

27.Расчет параметров цифровой системы с учетом квантования по времени и уровню (аналоговая САУ с учетом ЦАП и АЦП).

28.Проектирование цифрового регулируемого тиристорного электропривода методом аналогового эквивалента. Расчет параметров аналогового РЭП методом стандартных коэффициентов в качестве аналогового эквивалента.

29.Проектирование цифрового регулируемого транзисторного электропривода методом аналогового эквивалента. Расчет параметров аналогового РЭП методом стандартных коэффициентов.

30.Расчет параметров дискретной передаточной функции F(z) фильтра

(1/Т3+1) , моделирований в Матлаб

31.Получение дискретной передаточных функции F(z) ПИ-регулятора регулятора (Т3р+1/Т3р), моделирование в Матлаб.

32.Алгоритмы реализации цифровых фильтров на ЭВМ по Z-формам. Структурные схемы решений разностных уравнений. Формирование решений в реальном времени.

33.Структура программного обеспечения цифроаналогового регулируемого привода. Ассемблер IBM PC.

34.Средства управления электроприводом в реальном времени. Функциональная схема программируемого таймера в ЭВМ. Таймерные прерывания. Вектор прерывания.

35. Контроллер прерываний, назначение, обменные сигналы с процессором, таблица векторов прерываний.

36.Процедура вывода на монитор двоичного однословного числа со знаком _DisplBin.

37.Ввод с клавиатуры, аппаратная поддержка, макрокоманды KeyWait; KeyTest; KeyRead.

38. Программная модель видеомонитора, вывод курсора, символов и текстовых строк.

Примеры для практических занятий (задачи на экзамен):

1.Вычислить Z-преобразование для функции времени

f(t)=a₀+a₁·t+a₂∙t²

2.Вычислить Z-преобразование для функции времени, изображение Лапласа которой L{f(t)}=K/p(Tp+1)

(с использованием разложения на простые дроби)

3.Вычислить модифицированное Z-преобразование для функции времени,

L{f(t)}=K/p(Tp+1)

(методом разложения на простые дроби)

4.Вычислить Z-преобразование для функции времени, изображение Лапласа которой

L{f(t)}=K/p∙р∙(T₁p+1) для К=2с, Т₁=0,1, период дискретности Т₀=0.5с

5.Дано Z-преобразование дискретной функции времени:

F(z)=a*T₀*z/(z-1)², найти оригинал разложением в ряд Лорана

6.Дано z-преобразование дискретной функции времени:

F(z)=a*z/(z-1+а)(z-1)

(Использовать разложение в ряд Лорана и построить функцию времени

в точках t=nT₀, n=0,1,2,3 для трех случаев

а=1; а=1.8;а=0.5)

7. Дана передаточная функция замкнутой импульсной системы регулирования

Ф(z)=0.11/z²-17.8z+0.89

Определить устойчивость системы

8.Дано характеристическое уравнение импульсной системы регулирования

5z³+2z²+3z+1=0

определить устойчивость системы, используя билинейное преобразование:

z=1+w/1-w и критерий Гурвица

9.На вход импульсной системы с передаточной функцией

Ф(z)=0.1/z²-1,3z+0.4

поступает единичная ступенчатая функция g(t)=1(t). Построить переходный процесс для выходной величины y(t) и определить время переходного процесса, используя разложение в ряд Лорана. Период квантования То=1сек.

10.Для системы с ЭВМ определить дискретную передаточную функцию разомкнутой системы, используя модифицированное z-преобразование. Передаточная функция непрерывной части есть 1/Т₁р, а для связи использован фиксатор нулевого порядка.

11. Для системы с ЭВМ определить дискретную передаточную функцию замкнутой системы, используя модифицированное z-преобразование. Передаточная функция непрерывной части есть 1/Т1р, а для связи использован фиксатор нулевого порядка.

12. Для системы с ЭВМ определить дискретную передаточную функцию разомкнутой системы, используя модифицированное z-преобразование. Передаточная функция непрерывной части есть 1/Т₁р+1, а для связи использован фиксатор нулевого порядка.

13. Для системы с ЭВМ определить дискретную передаточную функцию замкнутой системы, используя модифицированное z-преобразование. Передаточная функция непрерывной части есть 1/Т₁р+1, а для связи использован фиксатор нулевого порядка.

14. Написать разностное уравнение для фильтра с передаточной функцией

1/0,036p+1 при периоде квантования То=0,02. Написать ассемблер программу

фильтра на PDP-11

15. Написать разностное уравнение для фильтра с передаточной функцией

1/0,036p+1 при периоде квантования То=0,02. Написать ассемблер программу

фильтра на IBM РС

16. Написать разностное уравнение для регулятора с передаточной функцией

0,012p+1/0,012р, используя метод конечных приращений(Эйлера). Период квантования То=0,01с. Разработать алгоритм и ассемблер программу на ЭВМ PDP-11.

17. Написать разностное уравнение для регулятора с передаточной функцией

0,036p+1/0,036р при периоде квантования То=0,02. Написать ассемблер программу на IBM РС.

18.Задана передаточная функция фильтра: W(z)=z/4.34z-3.34 . Напишите

разностное уравнение и алгоритм для ее реализации на ЭВМ.

Примеры и решения: См. Сборник задач по теории автоматического регулирования и управления. Под ред.В.А.Бесекерского. Изд 3-е, 1969г.

Программа лабораторных работ по курсу:

1. Элементы дискретных систем управления.

2. Реакция динамического звена на дискретные сигналы

3. Исследование влияния частоты квантования на качество и устойчивость

импульсной системы управления

4. Моделирование замкнутой цифровой системы управления

и дискретных передаточных функций

5.Разработка цифровой системы регулирования скорости методом аналогового эквивалента

6.Программная реализация цифроаналогового регулируемого привода на ЭВМ