WWW.INFO.Z-PDF.RU
БИБЛИОТЕКА  БЕСПЛАТНЫХ  МАТЕРИАЛОВ - Интернет документы
 

«(МГТУ им. Н.Э. Баумана) Домашнее задание по предмету «Основы автоматики и систем автоматизированного управления»: «Система ...»

«Московский государственный

технический университет имени Н.Э. Баумана»

(МГТУ им. Н.Э. Баумана)

Домашнее задание

по предмету

«Основы автоматики и систем автоматизированного управления»:

«Система позиционирования привода оптической головки CD-ROM»

Вариант № 8

Студент - Гусев Д.А. Группа ИУ4-61

Преподаватель - Деменков Н.П.

2013 г.

Вариант №8

Дано:

макс=15%Tпмакс=0.034 сEмакс=0.12 мкмДанные, взятые из предыдущей части №1:

Параметры звеньев:

1. Kцап=0.22. =0.002 c3. KУ=3004. KД=0.18 1сВ5. RЯ=10 Ом

6. LЯ=4.510-2 Гн

7. T Э=4.510-38. TM=0.022 с.

9. i=2010. a=10-6 м

11. RK=1010-3 м

КОБЩ =337.5

Передаточная функция неизменяемой части:

Параметры внешнего воздействия:

Ступенчатое,

NЗАД = 6400 шаг.

Примечание: все вычисления проводятся с помощью пакета MatLab.

10. Построить корневой годограф, используя его свойства, сравнить с КГ полученным на ЭВМ, и определить границы устойчивости системы по коэффициенту усиления.

Передаточная функция разомкнутой системы W(s) при =0:

Ws=337.5s0.022s+10.0045s+1P1= 0P2=-45,45

P3=-222.22n=3, m=0

Порядок системы n=3 => 3 ветви.

n-m=3-0=3, следовательно 3 ветви уходят в бесконечность.

Точка пересечения асимптот: a=Pi-Nin-m=0-222.22-45.453-0=-89.22Угол расхождения асимптот a=(2+1)n-m=(2+1)3-0=3;; 53Точка схода с действительной оси Cx-P1+Cx-P2+Cx-P3=0

Cx=-21.44; -157 (не пренадлежит КГ)

Рис.1 Корневой годограф, полученный в MatLab.

Определим границу устойчивости по коэффициенту усиления

D=kW+1=0k337.50.022+10.0045+1+1=09.910-53+0.02652++337.5k=0a3=9.910-5; a2=0.0265; a1=1; a0=337.5kПо критерию РауссаIIIC11=a3=9.910-5C12=a1=1C21=a2=0.0265C22=a0=337.5kl3=C11C21=3.73610-3C31=1-1.2609kC32=0l4=C21C31=0.02651-1.2609kC41=337.5kk>01-1.2609k0kКР=0.793, т.е. k < 0.793. Общий коэффициент усиления K<267.6375.

Найдём корни ХУ на границе устойчивости.

9.910-53+0.02652++267.6375=01=-267.6752=100.501985jИз графика в MatLab определяем кр=100радс.11. Провести методом ЛЧХ синтез корректирующего устройства, обеспечивающего перерегулирование, не превосходящее max, время переходного процесса не более Tпmax, установившаяся ошибка по положению не должна превышать Emax, Ошибка при обработке постоянного возмущения, действующего на выходе АЦП, должна быть равна 0.

макс=15%Tпмакс=0.034 сEмакс=0.12 мкмИсходя из условия, что при отработке постоянного возмущения ошибка должна быть равна нулю, заключаем, что коэффициент астатизма = 1 (либо больше).

Необходимо перевести Емакс из мкм в шаги: Emax= Eмакс·Kг, где Kг= 62500 – коэффициент пересчета радиуса позиционирования в число шагов (из условия предыдущего семестра). Получаем Emax=0.12·10-3·62500 =7.5с1=1T1=10.022=45.45 c-1с2=1T2=10.0045=222.22 c-1K=337.520lgK=50.56 дБЧастота среза желаемая:

срж=B15%Tпмакс=6.280.034=184.7 с-1Низкая и высокая границы частоты:

н=0.140.18срж=25.8633.25с-1; н=30с-1в=67срж=11081293 с-1; в=1200с-1Kтр=NзадEmax=64007.5=853.33 20lgKтр=58.62 дБПосле выполнения необходимых построений получаем передаточную функцию корректирующего устройства:

Wкуs=2.53130s+1145.45s+11222.22s+110.13s+111200s+1212. Реализовать полученное корректирующее устройство с помощью аналоговых средств, выбрать параметры RC-цепи, уточнить положение частот сопряжения, получить передаточную функцию скорректированной системы, составить функциональную систему включения КУ в систему управления.

Представим передаточную функцию корректирующего устройства в виде произведения множителей:

Wкуs=2.53130s+110.13s+1145.45s+111200s+11222.22s+111200s+1=KWку1sWку2sWку3s,Где K=2.53Wку1s=130s+110.13s+1;Wку2s=145.45s+111200s+1;Wку3s=1222.22s+111200s+1.В качестве схемы корректирующего устройства для Wку1s возьмем схему:

Передаточная функция фильтра равна

Ws=s+1Ts+1,Где =R2C; T=R1+R2C.Возьмём С=10-5Ф=10мкФ.

1=130=0.033 сT1=10.13=7.69 сТогда

R2=1C=3.33103 Ом=3.33 кОмR1=T1C-R2=765.67103Ом=765.67 кОмВозьмём значения сопротивлений из стандартного ряда Е24:

R1=1 МОм; R2=3.3 кОм.Тогда 1=R2C=0.033 с; T1=R1+R2C=10 с.Уточним значения частот сопряжения:

1=11=30.3 с-1; 2=1T1=0.1 с-1.В итоге передаточная функция фильтра 1 будет равна:

Wку1=0.033s+110s+1.Для Wку2 и Wку3 схема фильтра будет выглядеть следующим образом:

Передаточная функция фильтра равна

Ws=k(s+1)Ts+1,Где =R1C; k=R2R1+R2; T=k=R1R2CR1+R2.Возьмём С=10-5Ф=10мкФ.

Для Wку22=145.45=0.022 сT2=11200=8.3310-4 сТогда

k2=T22=0.0378R1=2C=2.2103 Ом=2.2 кОмR2=k2R11-k2=86.6 ОмВозьмём значения сопротивлений из стандартного ряда Е24:

R1=2.2 кОм; R2=82 Ом.Тогда 2=R1C=0.022 с; k2=R2R1+R2=0.036; T2=k22=R1R2CR1+R2=7.90510-4 с.Уточним значения частот сопряжения:

3=12=45.45 с-1; 4=1T2=1265.02 с-1.Передаточная функция 2-го фильтра:

Wку2=0.0360.022s+17.90510-4s+1.Для Wку33=1222.22=0.0045 сT3=11200=8.3310-4 сТогда

k3=T33=0.185R1=3C=450 ОмR2=k3R11-k3=102.272 ОмВозьмём значения сопротивлений из стандартного ряда Е24:

R1=470 Ом; R2=100 Ом.Тогда 3=R1C=0.0047 с; k3=R2R1+R2=0.175; T3=k33=R1R2CR1+R2=8.24610-4 с.Уточним значения частот сопряжения:

5=13=212.76 с-1; 6=1T3=1212.7 с-1.Передаточная функция 3-го фильтра:

Wку3=0.1750.0047s+18.24610-4s+1.Общий коэффициент усиления корректирующего устройства равен

K23=k2k3=0.0360.175=0.0063.Для достижения требуемого коэффициента усиления добавим усилитель с коэффициентом усиления

K=KтрK23=2.690.0063=427.Окончательная схема фильтра:

В данной схеме между фильтрами надо добавить УПТ (усилитель постоянного тока)

Передаточная функция КУ в итоге равна:

Wкуs=2.530.033s+110s+10.022s+17.90510-4s+10.0047s+18.24610-4s+1.Передаточная функция скорректированного устройства:

Ws=853.875s0.0045s+10.022s+10.033s+110s+10.022s+17.90510-4s+10.0047s+18.24610-4s+1.Схема включения КУ в систему управления:

Контроллер

ЦАП

Усилитель

Корректирующее устройство

Шаговый двигатель

Редуктор

Лазерная головка

Позиционный датчик

Контроллер

ЦАП

Усилитель

Корректирующее устройство

Шаговый двигатель

Редуктор

Лазерная головка

Позиционный датчик

13. Провести анализ спроектированной системы одним из доступных способов: путем расчета переходного процесса на ЭВМ, путем цифро-аналогового моделирования, путем моделирования на АВМ, графоаналитическим методом построения переходного процесса.

Проведем анализ системы на ЭВМ путем расчета переходного процесса.

Реакция системы на ступенчатое воздействие без КУ:

Реакция системы на ступенчатое воздействие с КУ:

14. Выбрать шаг квантования по времени Т по теореме В.А. Котельникова и число разрядов микропроцессора N, обеспечивающих выполнение требования качества, приведённых в пункте 11.

макс=15%Tпмакс=0.034 сEмакс=0.12 мкмNзад=6400 шаговЧастота среза ср=112.7радс.По теореме Котельникова, период квантования должен быть не более:

=12fв=в=2.6110-3 с.Определим число разрядов микропроцессора:

2N-2=Nзад1+Emax=64001.157.5=981.33.Откуда N=12.15. Провести методом ЛЧХ синтез дискретного корректирующего устройства.

Передаточная функция разомкнутой системы:

Wрs=337.5s0.0045s+10.022s+1Передаточная функция экстраполятора:

Wэs=1-e-sTs, T=0.00261 сWнчs=WэsWрs=1-e-sTs337.5s0.0045s+10.022s+1Проведём z-преобразование:

Wнчz=0.00853z+3.155z+0.2236z-1(z-0.8881)(z-0.5599)Подставим z=1+1-, получим:

Wнч=0.002423+1.576-1.928(-1)+0.2821(+0.05925)=0.440.635+10.519-1-13.545+1(16.878+1)Wнчjv=0.440.635jv+10.519jv-1jv-1jv3.545jv+1(16.878jv+1)20lg0.44=-7.131vс1=116.878=0.05925 c-1vс2=13.545=0.2821 c-1vс3=11=1 c-1vс4=10.635=1.576 c-1vс5=10.519=1.928 c-1Рассчитаем параметры желаемой ЛАЧХ:

срж=184.7радссрж=tgсржT2=0.246vн=0,14…0,18vсрж=0.034…0.044vн=0.04vв=6…7vсрж=1.476…1.722vв=1.6Построим ЛАЧХ корректирующего устройства (см. миллиметровку).

vс6=5.2510-4 c-1Передаточная функция КУ:

Wкуv=0.631vнv+11vс1v+11vс2v+11vс6v+11vс3v+11vс4v+1Подставляем v=z-1z+1, получаем:

Wкуz=0.6654-1.5778z-1+1.2204z-2-0.30546z-33.115-2.41521z-1-0.69579z-216. Составить разностные уравнения и программу реализации дискретного корректирующего устройства на ЭВМ, функциональную схему включения микропроцессора в систему управления.

По Wкуz получаем разностное уравнение:

0.6654ekT-1.5778ek-1T+1.2204ek-2T-0.30546ek-3T=3.115rkT-2.41521rk-1T-0.69579rk-2TФункциональная схема включения микропроцессора в систему управления:

Контроллер

ЦАП

Усилитель

Микропроцессор

Шаговый двигатель

Редуктор

Лазерная головка

Позиционный датчик

Контроллер

ЦАП

Усилитель

Микропроцессор

Шаговый двигатель

Редуктор

Лазерная головка

Позиционный датчик

17. Провести анализ спроектированной системы одним из доступных способов: путём расчёта переходного процесса на ЭВМ, путём цифро-аналогового моделирования, путём моделирования на АВМ, графоаналитическим методом построения переходного процесса.

Проведем анализ системы путем расчета переходного процесса на ЭВМ.

18. Провести анализ спроектированной системы с учётом нелинейности статической характеристики редуктора и построить фазовый портрет системы.

По графику видно, что автоколебаний в системе нет.

19. Сравнить результаты, полученные при проектировании САУ в части 1,2 и в части 3, сделать вывод и дать рекомендации по проектированию.

Система с дискретным КУ обладает потенциально меньшим временем переходного процесса. Преимущество дискретного устройства состоит в том, что с его помощью можно реализовать переходную характеристику КУ практически любой сложности. Аналоговое КУ значительно проще, дешевле, и в ряде случаев не менее точно.

В пунктах 10,11 и 15 необходимо провести построения на миллиметровке, на основе полученных данных.

Похожие работы:

«время Зал Пушкин 1 Зал Пушкин 2 Зал Толстой Зал Достоевский Зал Чехов Зал Лермонтов день первый 09:00 – 10:00 регистрация участников форума на первый день | нетворкинг пауза (фойе 1 и 2 этажей) 10:00 – 11:15 секцияУправление персонало...»

«Витебский областной союз нанимателей 210029, Республика Беларусь, г. Витебск, ул. Правды,52 т/ф +375212470040, моб.+375296360902, e-mail:spip@tut.by; vosnvit@mail.ru Перечень предложений предприятий Витебской области. РУП "Витебскавтодор". Выступает в качеств...»

«      Министерство промышленности и торговли Российской Федерации ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ ПРИКАЗ от 30 марта 2015 года N 365 Об утверждении перечня документов в области стандартизации, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение треб...»

«Вопросы для поступления в магистратуру по направлению 27.04.04 "Управление в технических системах" (УТСм)Проектирование систем управления технологическими процессами (SCADA): Принципы структурной организации интегрированной системы управления техническими средствами. Этапы проектирова...»

«Тема: "Правила безопасного поведения на ЖД"- Железная дорога удобный вид транспорта, которым пользуются многие люди каждый день.- Паровозы были изобретены в Англии. А первый в России паровоз построили талантливые изобретатели отец и сын Черепановы.- Посмотрите, какой необычный был первый русский паро...»

«ПроектРаспоряжение об организации и выполнении мероприятий по защите информации в ОРГАНИЗАЦИИНа основании федеральных законов от 27 июля 2006 г. № 149 "Об информации, информационных технологиях и о защите информации" и от 27 июля 2006 г. № 152-ФЗ "О персональных данных",...»

«КОНКУРСНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ № 04-05/8975 от "16" августа 2013 г. на закупку "Капитальный ремонт взрывозащищенных электродвигателей типа АИУ, АИР, АМУ для ПАО ДТЭК Павлоградуголь"Содержание: Ин...»

«Министерство образования Нижегородской области Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение "Выксунский металлургический колледж"УТВЕРЖДАЮ: Директор ГБПОУ ВМК _ Шахназарова Л.Ф. Учебно – методическое пособие для студентов Тексты с переводом...»









 
2018 www.info.z-pdf.ru - «Библиотека бесплатных материалов - интернет документы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 2-3 рабочих дней удалим его.