ИНЖИНИРИНГ ЗЛЕКТРОПРИВОДОВ

Автономные системы управления

К автономным системам относятся однодвигательные системы автомати­ческого управления, например управляемые электроприводы насосов, комп­рессоров, напольного электротранспорта и др.

Рассмотрим системы управления (СУ), построенные по принципу подчи­ненного регулирования. В этом случае синтез систем сводится к расчету регу­ляторов различных видов (П-, ПИ-, ПИД-, И-регуляторов и др.), контуров тока, скорости, положения и др. Для синтеза регуляторов в зависимости от требуемых динамических характеристик применяются стандартные настрой­ки: оптимум по модулю (ОМ) и симметричный оптимум (СО), а в методах модального управления — стандартные распределения корней характеристи­ческих полиномов. Такие настройки соответствуют стабилизирующим и сле­дящим (контурным) режимам работы систем, а также режимам параболичес­ких, треугольных и трапециидальных движений, характерных для больших изменений переменных и соответствующих пусковым, тормозным, цикличес­ким, программно-логическим режимам работы систем электроприводов. Пос­леднее реализуется формированием соответствующих программных заданий на входы систем управления с использованием или без использования огра­ничений переменных регуляторов. Подробная методика стандартных настроек и их применения изложена в [7].

После проведения синтеза регуляторов переходят к исследованию различ­ных режимов работы автономных систем, формируя различные управляющие и возмущающие воздействия. Для этого используют матричное описание СУ или ее описание в виде передаточных функций и соответственно Control System Toolbox либо систему визуального моделирования Simulink с описанием СУ в виде соответствующих 5-моделей.

В составе Control System Toolbox можно выделить следующие основные про­цедуры, приведенные в табл. 6.5.

В качестве примера рассмотрим построение переходных процессов для мо­дели СУ второго порядка (рис. 6.1).

Применение Simulink для исследования СУ будет рассмотрено в подразд. 6.2.2.

Процедура

Назначение

Формирование LTI-объектов

SS

Zpk tf

Создание модели пространства состояния

Создание модели нули —полюсы —коэффициенты (НПК)

Создание модели передаточной функции

Извлечение данных

Ssdata

Zpkdata

Tfdata

Извлечение матриц пространства состояния

Извлечение данных о нулях, полюсах, коэффициенте передачи

Извлечение числителя (числителей) и знаменателя (знаменателей) передаточной функции

Характеристики модели

Class і set isdt issiso isa

Получение данных о типе модели ('ss', 'zpk' или 'tf) Проверка, является ли модель непрерывной Проверка, является ли модель дискретной Проверка, имеет ли модель один вход и один выход Проверка, является ли LTl-объект моделью заданного типа

Преобразование вида модели

C2d d2c d2d

Переход из непрерывного времени в дискретное Переход из дискретного времени в непрерывное Изменение периода дискретности, задание запаздываний по входам

Анализ динамических свойств систем

Pole

Eig

Tzero

Pzmap

Degain

Damp

Определение полюсов системы

Определение собственных значений и собственных векторов Определение нулей системы Расположение полюсов и нулей систем

Нахождение коэффициента передачи при нулевой (низкой) частоте

Определение частоты собственных колебаний и демпфирования по полюсам системы

Процедура

Назначение

Модели пространства состояния

Rss, drss canon ctrb, obsv minreal mod red

Генерирование случайных моделей пространства состояния Получение канонической формы пространства состояния Получение матрицы управляемости и наблюдаемости Минимальная реализация и сокращение нулей и полюсов Редукция состояния модели

Временные характеристики

Step impulse initial lsim

Получение переходной функции системы на единичный скачок Получение переходной функции системы на единичный импульс Реакция на начальные условия для моделей в уравнениях состояния Моделирование системы при произвольном входном воздействии

Частотные характеристики

Bode nyquist freqresp margin

Построение диаграммы Боде частотного отклика (АЧХ и ФЧХ) Построение диаграммы Найквиста Получение частотных характеристик системы Определение запасов устойчивости по фазе и амплитуде

Классические методы синтеза систем управления

Rlocus rlocfind

Place estim destim reg

Получение корневого годографа

Определение коэффициентов усиления по заданным корням характе­ристического многочлена

Вычисление матрицы обратной связи по заданным полюсам Вычисление коэффициента передачи наблюдателя Построение дискретного фильтра Кальмана

Формирование регулятора в виде обратной связи по состоянию и на­блюдателя

Для оптимизации параметров регуляторов СУ можно использовать два под­хода: блоки пакета Nonliner Control Design (NCD) и возможности пакета Optimization [22].

Пакет NCD содержит три блока: CRMS, DRMS, NCD Output. Блок NCD Output является основным блоком и позволяет в интерактивном режиме вы­полнять следующие операции: задавать требуемые ограничения во временной

Области на любой сигнал оптимизиру­емой системы; задавать параметры, подлежащие оптимизации; задавать неопределенные параметры; проводить параметрическую оптимизацию систе­мы с учетом заданных ограничений.

Рассмотрим оптимизацию парамет­ров ПИД-регулятора, используя файл ncddemol с демонстрационным при­мером, входящий в состав пакета MATLAB.

Автономные системы управления

Рис. 6.1. Пример построения переходных процессов модели системы управления второго порядка

Задача оптимизации следующая: при заданной структуре объекта управ­ления и известных неопределенностях его параметров найти значения коэф­фициентов кп, ки и кд регулятора, при которых в представленной замкнутой структуре переходный процесс будет иметь требуемые параметры.

(л! ncddemol *

File Edit View Simulation Format Tools Help

D Q? В @ mo. . I ► » iNormaT

Controller

IVv—

[ NCD loutPort 1

PID

И у

Plan

T & Actu

NCD_Outport1

Ode23

Step

<

Re< 100%

И ncddemol/Plant & Actuator1

File Edit View Simulation Format Tools Help

Normal

БОгЗ+аг.^+зІ s+1

□ о? в @ : m. ►

Actuator Model

0 >ffl

Limit Rate

Ode23

Рис. 6.2. Моделирование ПИД-регулятора:

A — модель объекта управления, ПИД-регулятора и NCD-блока; б — содержимое блока Plant & Actuator

При оптимизации параметров ПИД-ре - гулятора рассматриваются следующие пара­метры переходного процесса: длительность, время нарастания, максимальное перерегу­лирование, максимальное «недорегулирова - ние», начальное и конечное время модели­рования, начальное и желаемое конечное значения выходного сигнала.

Объект управления представляется следу­ющим звеном [22]: W(p) = 1,5/(50р} + а^р2 + + ар+ 1), где коэффициент а2 может прини­мать значения в диапазоне 40...50 (номи­нальное значение сь = 43), а коэффициент ах — в диапазоне 0,5... 3,0 (номинальное зна­чение й] = 1,5).

Модель СУ представлена на рис. 6.2, а результаты оптимизации на рис. 6.3.

В результате получены следующие оптимальные коэффициенты ПИД-регу - лятора: кп = 1,34, ки = 0,15 и = 8,33.

ИНЖИНИРИНГ ЗЛЕКТРОПРИВОДОВ

Техническое регулирование и системы стандартов в РФ

Техническое регулирование —- правовое регулирование отношений в областях .становления, применения и исполнения обязательных требований к продук­ции, процессам производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализа­ции и утилизации, выполнения работ или оказания услуг, а …

Датчики в системах электропривода

Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / rashid@msd.com.ua Датчики скорости широко применяются в системах комплектных электро­приводов постоянного и переменного тока. Применявшиеся ранее …

Чертеж общего вида

Рассмотрим разработку чертежа общего вида на примере щитов и пультов. По назначению различают щиты и пульты оперативные, с которых ведутся управление и контроль за технологическим процессом, неоперативные, пред­назначенные для установки …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.