Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 45
|
Идентификация параметров электромеханической системы Введение Цель работы: приобрести навыки определения постоянных времени системы по переходной характеристике. Дано: -передаточную функцию электромеханической системы: -постоянные времени Т1=1, Т2=10; -уравнения изменения скорости двигателя постоянного тока W(
t
)
: где Тм, Тя - электромеханическая и электромагнитная постоянные времени двигателя соответственно, причем Тм=Т2 в уравнении (1). Ход работы 1. Соответственно заданных данных и передаточной функции системы строим функциональную схему системы, используя среду Matlab. Схема представлена на рисунке 1. Рисунок 1 - Функциональная схема. 2. График переходного процесса представленный на рисунке 2. Рисунок 2 - График переходного процесса. По графику переходной функции (рисунок 2) определим время t1 при Вычисляем ТМ с помощью формулы получили ТМ
=
9,9185
, 3. При 4. Рассчитываем значение Тя 5. Определим ошибки идентификации за формулами: Выводы: в ходе работы было определено постоянные времени по переходной характеристике, установлен что коэффициент, который характеризует различие постоянных времени не влияет на относительное время при разгоне двигателя к заданному единичному уровню, экспериментально получении значения постоянных времени почти совпадают с заданными. Моделирование нелинейных объектов Цель работы: Приобрести навыки моделирования нелинейных объектов. А также анализа их влияния на точность системы Исходные данные: тип двигателя: ПБВ 132; номинальный момент: 35 Н·м; номинальная скорость: 600 об/мин; номинальная мощность: 2,2 кВт; номинальное напряжение: 53 В; номинальный ток: 50 А; максимальный момент: 350 Н·м; максимальная скорость: 2000 об/мин; момент инерции якоря: 0,188/0,1901 кг/м2
; максимальное теоретическое ускорение: 1860 м/с2
; электромеханическая постоянная времени: 14,2 мс; электромагнитная постоянная времени: 7,35 мс. величина люфта: 2b=0.004. Теоретические сведения Люфт в кинематических передачах приводов подач станков может вызывать потерю устойчивости системы управления и ухудшение динамических показателей. Кроме этого он вызывает искажение траектории контурного движения и снижает точность обработки. Структура механизма с нелинейностью типа «люфт» содержит нелинейный элемент, геометрическая модель которого описывается соотношениями: где Х – входная величина нелинейного звена; ХН
– выходная величина нелинейного звена; 2b – величина люфта. Ход работы: С применением пакета Matlab составляем модель электромеханической системы, схема которой представлена на рисунке 1. Рисунок 1 – Схема электромеханической системы в среде Matlab Расчёты всех коэффициентов используемых в электромеханической системе, произведенные при помощи пакета MathCAD, приведены ниже. Активное сопротивление якоря: Конструктивный коэффициент: Определяем параметры входных воздействий: Амплитуда входного воздействия А=1; Частота входного воздействия принимаем Входное воздействие будет иметь вид: Эпюры сигналов на входе и выходе звена модели с нелинейным элементом типа «люфт», полученные при помощи пакета Matlab, изображены на рисунке 2. Рисунок 2 – Графики сигналов на входе и выходе звена типа «люфт» в среде Matlab При моделировании систем с нелинейностями типа «люфт» нелинейное звено заменяется эквивалентным звеном с передаточной функцией которая называется гармонической передаточной функцией нелинейного звена. Коэффициент передачи нелинейного звена и фазовая характеристика определяются выражениями: Коэффициенты гармонической линеаризации в функции Тогда передаточная функция примет вид: Модель замены люфта линейным элементом в среде Matlab изображена на рисунке 3. Рисунок 3 – Схема модели замены люфта линейным элементом Полученные эпюры сигналов на входе в линейное замещённое звено типа «люфт» и на его выходе изображены на рисунке 4. Рисунок 4 – Графики сигналов на входе в линейное замещённое звено типа «люфт» и на его выходе Составим модель компенсации люфта и проведём её исследование, схема модели в среде Matlab изображена на рисунке 5. Рисунок 5 – Схема модели компенсации люфта в среде Matlab Полученные эпюры сигналов на входе (выходе) звена типа «люфт» и после компенсации изображены на рисунке 6. Рисунок 6 – Графики сигналов на входе звена типа «люфт» и после компенсации в среде Matlab Выводы: в ходелабораторной работы я приобрел навыки моделирования нелинейного объекта типа «люфт», проанализировала их влияние на точность системы, составила и исследовала модель для компенсации люфта. Оптимизация параметров пид-регуляторов для объектов управления с нелинейностями Цель работы: освоение пакета прикладных программ NonlinearControlDesign (NCD) Blockset системы MATLAB для автоматической настройки параметров моделируемых систем электроприводов в условиях ограничений. Индивидуальное задание: Коэффициенты передаточной функции: Неопределенный параметр Желаемые параметры качества переходного процесса δ=±5%; σ=1,2; tпп
=1,5 с Ход работы Передаточная функция объекта (электропривода): Коэффициент интегральной составляющей: Коэффициент дифференциальной составляющих: Пропорциональная составляющая (предельное значение): Строим исследуемую схему в среде MatLab. Рисунок 1 – Структурная схема модели для оптимизации ПИД-регулятора Графики переходного процесса с оптимизированными параметрами ПИД-регулятора, представлены на рисунках 3-4. Рисунок 3 – График переходного процесса для заданной модели (Scope) Параметры системы при оптимизации: Starttime: 0 Stoptime: 60. There are 2405 constraints to be met in each simulation. There are 3 tunable variables. There are 1 simulations per cost function call. Creating a temporary SL model tp484964 for computing gradients... Creating simulink model tp484964 for gradients...Done f-COUNT MAX{g} STEP Procedures 7 -0.01 1 14 -0.01 1 Hessian modified twice 15 -0.01 1 Hessian modified twice Optimization Converged Successfully Active Constraints: 1203 Рисунок 4 – График переходного процесса для заданной модели (NCDOutPort)
| |||||||||||||