close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Синтез адаптивных регуляторов

код для вставкиСкачать
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Кузбасский государственный технический университет"
Кафедра электропривода и автоматизации
СИНТЕЗ АДАПТИВНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ Методические указания к лабораторным работам по курсу "Системы управления электроприводов" для подготовки студентов специальности 140604 "Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов"
СоставительИ. Ю. Семыкина
Утверждены на заседании кафедры
Протокол № 4 от 16.10.2008
Рекомендованы к печати учебно-методической комиссией специальности 140604 Протокол № 4 от 24.10.2008
Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ Кемерово 2008
Цель работы: ознакомление с особенностями электроприводов с адаптивным управлением и приобретение навыков синтеза адаптивных регуляторов на основе организации скользящих режимов и реализации таких электроприводов с помощью пакета прикладных программ Matlab. 1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Классические способы управления координатами электропривода распространяются на линейные объекты управления с заранее известными и неизменными параметрами. При изменении параметров нарушаются условия оптимизации, заложенные при синтезе соответствующих регуляторов, и динамические показатели электропривода ухудшаются.
Можно выделить два типа непостоянства параметров:
* параметр электропривода в исследуемом режиме остается неизменным или изменяется незначительно, но неизвестно его исходное значение;
* параметр электропривода в исследуемом режиме существенно изменяется относительно его известного или неизвестного исходного значения.
К изменяемым параметрам электропривода могут быть отнесены: * момент инерции из-за изменения массы груза в подъемно-транспортных установках, взаимосвязи механических координат в многокоординатных манипуляторах и роботах;
* индуктивность в цепях возбуждения с насыщением магнитной системы;
* коэффициент усиления в управляемых преобразователях из-за изменения энергетического уровня источника питания;
* активное сопротивление в силовых цепях из-за изменения температурного режима.
Кроме отмеченных изменяемых параметров на показатели качества электропривода может оказывать влияние и изменяемое возмущающее воздействие, к которому может быть отнесен труднодоступный измерению момент нагрузки.
Для сохранения показателей качества электропривода при изменении его параметров возникает задача приспосабливания к данным условиям. Управляющая система, автоматически определяющая нужный закон управления посредством анализа поведения объекта при текущем управлении, называется адаптивной.
Адаптивные системы подразделяются на самоорганизующиеся и самонастраивающиеся. В самонастраивающихся адаптивных системах, в отличие от самоорганизующихся, в зависимости от режима работы объекта управления изменяются только параметры регулятора при заранее заданной структуре. Наиболее распространенными самонастраивающимися адаптивными системами являются беспоисковые, в которых в явном или неявном виде имеется модель с желаемыми динамическими характеристиками. Если алгоритмы беспоисковых адаптивных систем стремятся свести к нулю рассогласование между объектом управления и моделью, то их называют прямым адаптивным управлением, а системы - адаптивными системами с эталонной моделью (АСЭМ). При прямом адаптивном управлении контуры адаптации работают по замкнутому циклу каждый контур самонастройки существенно влияет на общую динамику замкнутой системы.
В простейшем случае сигнальной адаптации может быть использован скользящий режим управления, при работе в котором блок адаптивного управления (в простейшем случае реле) представляет собой усилитель с входным сигналом Δх = хэ-х и с коэффициентом k=. Тогда при подключении усилителя на вход объекта управления передаточная функция замкнутой системы получает вид
т.е. независимо от изменения параметров объекта управления передаточная функция всей замкнутой системы W(p) оказывается равной передаточной функции эталонной модели WМ(p), выбранной по условию желаемой динамики.
Пример структуры электропривода с АСЭМ, работающей в скользящем режиме, представлен на рис. 1. Здесь организована система одноконтурного регулирования угловой скорости двигателя по рассогласованию в которой используется регулятор РС. Управляющий преобразователь в данной системе принят безынерционным, а все возмущения, включая внутреннюю обратную связь по ЭДС двигателя, отброшены.
Рис. 1. Структура электропривода с АСЭМ
Рассмотренная система адаптивного управления характеризуется простейшим алгоритмом сигнальной адаптации типа
xзc = hsign(xм-x),
который можно реализовать на операционном усилителе. Однако к объекту управления предъявляются повышенные требования в отношении его линейности, разрядности характеристического полинома, диапазона допустимых изменений параметров. При значительных изменениях параметров нарушается скользящий режим и система может потерять устойчивость динамического процесса.
Для двухконтурного электропривода с двумя изменяемыми параметрами - сопротивлением силовой цепи и моментом инерции электропривода - сигнальная адаптация поддерживает оптимальный процесс управления с эталонной моделью второго порядка, настроенной, например, на модульный оптимум, характеристический полином которого для систем второго порядка определяется по выражению p2 + 2Ωp + Ω2. При этом считаем, что передаточный коэффициент kкт и постоянная времени Тт контура тока из-за изменений сопротивления силовой цепи изменяются незначительно.
2. ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
2.1. Порядок выполнения работы
Выполнение данной работы заключается в синтезе системы управления электроприводом постоянного тока, включающей в себя АСЭМ.
Решение задачи необходимо проводить в следующей последовательности:
1. Составить структурную схему системы управляемый преобразователь-двигатель, показанной на рис. 1, и по исходным данным определить численное значение ее коэффициентов.
2. Задавшись желаемым быстродействием системы определить параметр Ω эталонной модели и записать ее передаточную функцию.
3. Используя Matlab / Simulink необходимо создать компьютерную модель электропривода с учетом наличия внутренней обратной связи по ЭДС двигателя.
4. При условии ступенчатой подачи на вход системы напряжения Uзс, соответствующего 80 % от номинальной угловой скорости, провести моделирование в режимах:
* пуск вхолостую;
* пуск при номинальной нагрузке; * наброс номинальной нагрузки по окончании переходного процесса пуска вхолостую. 5. Провести серию аналогичных опытов с изменением параметров двигателя в пределах 15 % и сравнить полученные результаты с п. 4.
Исходные данные двигателей для выполнения работы приведены в таблице. Номер варианта выдается преподавателем индивидуально. 2.2. Оформление отчета
Отчет по лабораторной работе должен содержать наименование и цель работы, структурные схемы системы электропривода, расчет их параметров, а также результаты моделирования работы электропривода с указанием текущего режима и выводы о качестве переходных процессов.
Отчет оформляется индивидуально в тетрадях или на листах формата А4. К защите принимаются только отчеты, оформленные вручную. Допускается вклеивать в отчет графики, полученные в результате моделирования.
Защита отчета включает в себя устный опрос студента. При опросе преподаватель вправе задать любой вопрос, касающийся материала лабораторной работы, при этом знание ответов на приведенные контрольные вопросы является обязательным.
3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Поясните необходимость использования адаптивных систем управления в электроприводах.
2. Чем отличаются самонастраивающиеся адаптивные системы от самоорганизующихся?
3. Каковы особенности в построении беспоисковых самонастраивающихся систем?
4. Что понимается под термином "эталонная модель"?
5. Объясните различие между прямым и непрямым адаптивным подходом, явной и неявной эталонной моделью.
6. Поясните понятие "скользящий режим".
7. Почему системы адаптивного управления с применением скользящих режимов относятся к классу систем с бесконечным коэффициентом усиления? 8. Какие ограничения накладываются на эталонные модели в составе систем адаптивного электропривода?
ТаблицаJ,
кг·м20,1550,4251,05170,1250,30,80,41,63,112N5223722464326904923104963242342462102a2228222222222р444444444444Фн,
мВб7,4013,224,5925,88,8178,212,517,42537,2Rя+Rдп,
Ом0,3220,1250,0510,01210,5310,1940,0720,2690,12350,04620,0470,0295Iн,
А4484150560316412443,5132218165238nн,
об/мин1550123010406501440136011001500150015001000800Рн,
кВт816291125,51224825423247U,
В220220220220220220220220220220220220МаркаДП 22ДП 32ДП 42ДП 82Д 21Д 31Д 41П 52П 72П 82Д 806Д 808№123456789101112
4. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Терехов, В. М. Системы управления электроприводов: учеб. для студ. вузов / В. М. Терехов, О. И. Осипов. - М.: Академия, 2005. - 304 с.
2. Усынин, Ю. С. Системы управления электроприводов: учеб. пособие. - 2-е изд., перераб. и доп. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2004. - 328 с.
3. Методы классической и современной теории автоматического управления: учебник: в 5 т. - 2-е изд., перераб. и доп. Т. 5: Методы современной теории автоматического управления / под ред. К. А. Пупкова, Н. Д. Егупова. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. - 784 с.
НАЧАЛО
Составитель
СЕМЫКИНА ИРИНА ЮРЬЕВНА
СИНТЕЗ АДАПТИВНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ Методические указания к лабораторным работам по курсу "Системы управления электроприводов" для подготовки студентов специальности 140604 "Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов"
Печатается в авторской редакции. Рецензент Завьялов В.М.
Подписано в печать 19.11.2008. Формат 60×84/16. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд. л. 0,6.
Тираж 46 экз. Заказ ГУ КузГТУ, 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28.
Типография ГУ КузГТУ, 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4 А.
8
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
107
Размер файла
111 Кб
Теги
синтез, адаптивных, регуляторов
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа