Анализ и синтез цифровой нелинейной системы управления с переменной структурой
Синтез структуры и определение параметров управляющего устройства: обоснование свойств управляемого объекта, построение систем с переменной структурой. Синтез СПС со скользящим режимом; анализ релейной системы. Дискретизация непрерывной модели СПС.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.03.2011 |
| Размер файла | 1,4 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Рассмотрим принципы квантования аналоговых сигналов. В целом в системах дискретного действия используется три вида квантования - квантование по уровню, квантование по времени и квантование по уровню и времени одновременно. При квантовании по уровню непрерывный сигнал заменяется суммой ступенчатых сигналов с высотой ступеньки, равной одному кванту q. При квантовании по времени непрерывный сигнал заменяется ступенчатыми функциями с высотой ступеньки, равной значению непрерывной функции в фиксированные равноотстоящие друг от друга на величину Т (период квантования) моменты времени. При квантовании по уровню и по времени одновременно непрерывная величина заменяется суммой ступенчатых сигналов с высотой ступеньки, равной одному кванту, в фиксированные моменты времени, отстоящие друг от друга на величину периода квантования Т. Далее квантованный сигнал преобразуется в зависимости от вида дискретной системы в другие формы. Так, в импульсных системах квантованный сигнал может быть преобразован в импульсную последовательность с амплитудно-импульсной, широтно-импульсной или частотно-импульсной модуляциями. В цифровых системах применяется смешанный способ квантования, при этом квантованный по уровню сигнал представляется в виде цифрового кода, значение которого равно количеству квантов, укладывающихся в квантованный сигнал в данный фиксированный момент времени. Максимальное число квантов для конкретного типа АЦП является числом фиксированным и определяется разрядностью АЦП. Так, при разрядности АЦП n=8 максимальное число квантов N= 255=(2n-1). Значение кванта вычисляется по максимально допустимому значению входного сигнала АЦП Umax и его разрядности .
На рис.43 показаны графики изменения непрерывного синусоидального и соответствующего ему квантованного смешанным способом сигналов при указанных на рисунке параметрах квантования.
6.2 Выбор разрядности АЦП
Разрядность АЦП практически не влияет на динамику процессов и сказывается на точности системы, которая определяется по значению установившейся ошибки. Поэтому мы можем определить разрядность АЦП по заданной точности системы. Так как по техническому заданию значение допустимой ошибки не более е ? 0,5[%], то величина кванта по уровню определяется следующим образом:
Таким образом, при допустимой ошибке е?0,5[%] квантов должно быть не менее 400, что обеспечивается девятиразрядным АЦП, для которого N=2^9-1=511. Имеем для квантователя q=0.0025.
6.3 Расчет периода квантования для цифровой системы по условиям ее устойчивости
Определим период квантования по времени нарастания tн переходной характеристики.
В данном случае
:
Из теории регулирования непрерывных систем известно, что
Уточним период квантования по теореме Котельникова:
Из полученных различными способами значений периода квантования выбирается то значение, которое удовлетворяет обоим случаям. Минимальный период квантования способствует лучшему процессу.
Рис. 44 Структурная схема системы с цифровым устройством управления
Исследуем влияние периода квантования на устойчивость системы “в малом”. Подадим на вход системы управляющее воздействие, не выходящее за пределы линейной зоны нелинейного элемента, и построим переходные характеристики цифровой системы при различных значениях периода квантования (рис.45).
Исследуем также влияние периода квантования на устойчивость системы “в большом”. Подадим на вход системы управляющее воздействие, выходящее за пределы линейной зоны нелинейного элемента, и построим переходные характеристики цифровой системы при различных значениях периода квантования (рис.46).
Рис.45 Влияние периода квантования на устойчивость системы “в малом”
Рис.46 Влияние периода квантования на устойчивость системы “в большом”
Из графиков видно, что увеличение периода квантования приводит к увеличению колебательности переходных процессов в цифровой системе.
При периоде квантования меньшем 0.01 с переходная характеристика цифровой системы практически ничем не отличается от переходной характеристики нелинейной СПС. Следовательно, максимально допустимый период квантования сигналов равен Ти = 0.01 с.
Заключение
· В результате проделанной работы, было разработано управляющее устройство, обеспечивающее качественные показатели системы:
· Минимальное время переходного процесса;
· Точность поддержания выходной координаты в установившемся режиме менее 0.5%;
· Характер переходного процесса апериодический, перерегулирование не более 10% %
· Запас устойчивости в “малом” по амплитуде более 20 дБ (80дБ), по фазе более 60 (82.2);
· В полученной автоматической системе управления было применено цифровое управляющее устройство с девятиразрядным АЦП и определен предельно допустимый период квантования сигналов, с учетом его влияния на точность и устойчивость системы.
Список литературы
1. Бруслиновский Б.В. «Конспект лекций», СПбГЭТУ, 2006г
2. А.А. Алексеев, Д.Х. Имаев, Н.Н. Кузьмин, В.Б. Яковлев: "Теория управления" СПб:изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 1999.
3. А.А. Воронов, В.К. Титов, Б.Н. Новогранов: “Основы теории автоматического регулирования и управления “ Учебное пособие для вузов. М., «Высшая школа», 1977.
4. Бруслиновский Б.В., Усачев А.М. “Теория управления. Нелинейные системы”, СПб: изд-во СПбГЭТУ “ЛЭТИ”, 2005
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Синтез систем автоматического регулирования простейшей структуры и повышенной динамической точности; получение переходных характеристик, соответствующих предельно-допустимым требованиям показателей качества системы; формирование управляющего воздействия.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 11.04.2013Моделирование объекта управления и построение графика переходного процесса. Синтез эталонной модели модальным методом и расчет параметров динамического звена. Устройство объекта управления с корректирующим звеном. Определение параметров регулятора.
лабораторная работа [245,7 K], добавлен 20.02.2014Векторно-матричное описание параметров непрерывных и квантованных динамических звеньев линейной стационарной дискретной системы; определение периода квантования. Синтез цифровой системы управления методом канонической фазовой переменной; блок—схема.
курсовая работа [837,3 K], добавлен 24.06.2012Постановка задачи синтеза цифровой системы управления с описанием особенностей объекта регулирования. Определение требуемого периода дискретизации работы системы управления. Синтез дискретного модального закона управления по методу Л.М. Бойчука.
курсовая работа [617,2 K], добавлен 08.07.2014Выбор, обоснование типов регуляторов положения, скорости, тока, расчет параметров их настройки. Синтез системы регулирования методами модального и симметричного оптимума. Построение переходных характеристик объекта регулирования по регулируемым величинам.
курсовая работа [777,3 K], добавлен 01.04.2012Выполнение синтеза и анализа следящей системы автоматического управления с помощью ЛАЧХ и ЛФЧХ. Определение типов звеньев передаточных функций системы и устойчивости граничных параметров. Расчет статистических и логарифмических характеристик системы.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 01.12.2010Формулировка требований к системе и расчет параметров электропривода. Синтез регулятора тока. Расчет регулятора скорости. Исследование переходных процессов в системе подчиненного управления с помощью программы "Matlab". Синтез релейной системы.
курсовая работа [3,6 M], добавлен 11.09.2009Анализ и синтез автоматических систем регулирования. Синтез системы регулирования методами модального и симметричного оптимума. Анализ устойчивости электропривода. Сравнительный анализ синтезированной и нескорректированной системы регулирования.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 04.04.2012Синтез системы управления квазистационарным объектом. Математическая модель нестационарного динамического объекта. Передаточные функции звеньев системы управления. Построение желаемых логарифмических амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик.
курсовая работа [105,0 K], добавлен 14.06.2010Синтез и анализ оптимальной одноконтурной системы автоматического управления. Расчеты по использованию регуляторов, реализующих ПИ- и ПИД-закон регулирования в цифровых системах. Выбор типа промышленного регулятора, определение его настроечных параметров.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 11.02.2016
