Идентификация объекта управления на основе экспериментальных данных. Расчет передаточной функции регулятора Смита в общем виде. Разработка микропроцессорной системы правления объектом с запаздыванием. Осуществление сбора данных с датчиков объекта.
Аннотация к работе
Система управления должна решать различные задачи: поддержание на определенном уровне или изменение по определенному закону выходных параметров объекта управления; программное изменение выходных параметров объекта и отслеживание их изменений в соответствии с некоторыми внешними сигналами; сбор информации о состоянии объекта управления и ее обработка с сохранением результатов обработки в устройствах памяти. Использование микропроцессоров в системах автоматического управления обеспечивает резкий скачок в оценке их возможностей и свойств. Это заключается не только в улучшении точностных характеристик, повышении надежности и отказоустойчивости, обеспечении стабильности функционирования, но и в придании системам автоматического управления принципиально новых свойств, таких, как гибкость структуры, адаптивность, способность решать вычислительные и логические задачи, самоконтроль и др. Свойство программируемости обеспечивает возможность внесения изменений в структуру и в программу работы системы на всех этапах ее проектирования - от предварительного проектирования до эксплуатации серийных образцов.Исходными данными к проекту является переходная характеристика объекта, полученная при помощи программного комплекса «MATLAB»™ (см. рис. Синтезировать ПИД регулятор, обеспечивающий время переходного процесса тп в 3-5 раз меньше, чем время переходного процесса объекта t0, статическая точность = 8 рад/с;Широкое распространение получили методы идентификации детерминированных объектов путем определения аналитического выражения переходной характеристики h(t) по экспериментально полученной реакции объекта при ступенчатом изменении управляющего воздействия на входе. В реальных условиях часто наблюдаются сигналы управления и реакции систем, являющиеся реализацией некоторого частного решения при определенном входном сигнале. В дальнейшем, аппроксимировав аналитическим выражением полученные реализации, можно построить дифференциальное уравнение заданной структуры, передаточную функцию или частотную характеристику объекта. Проведем идентификацию данного объекта графическим методом. Для определения приближенных значений постоянной времени и коэффициента демпфирования по переходной характеристике с помощью графических методов можно воспользоваться следующими соотношениями: ;По заданию регулятор должен обеспечивать время переходного процесса в 3-5 меньше, чем время переходного процесса исходного объекта. , , , Смоделируем регулятор Смита с учетом найденных коэффициентов ПИД регулятора, предварительно усилив входной сигнал в 8 раз для достижения заданной статической точности (рисунок 7). Переходный процесс регулируемой системы представлен на рисунке 9: Рисунок 9 - Переходный процесс отрегулированной системы Для выполнения настройки рассчитанного ПИД регулятора по одному параметру объекта, используем полученный ранее объект без учета задержки. На рисунке 11 изображены переходные процессы исходного объекта с настроенным ПИД регулятором (1) и измененного объекта с ненастроенным ПИД регулятором (2). идентификация регулятор микропроцессорный датчикПередаточная функция объекта управления имеет вид: , Передаточная функция регулятора имеет вид: , Для получения цифровой модели регулятора и ОУ используем подстановку , В результате подстановки получаем следующие выражения (при Т0=0,01с): Передаточная функция объекта управления в цифровом виде: , Передаточная функция регулятора в цифровом виде: , Разностное уравнение синтезированного регулятора: , , , Разностное уравнение объекта: , , где , - текущее выходное значение; , - выходное значение, задержанное на такт; выходное значение, задержанное на два такта; Контроллер имеет встроенный модуль интерфейса SPI, что упрощает подключение АЦП и ЦАП, а так же универсальный синхронный/асинхронный приемник-передатчик (USART) - модуль интерфейса, используемый для согласования микроконтроллера с разъемом RS-232 для подключения к ПК.Широкое распространение получили методы идентификации детерминированных объектов путем определения аналитического выражения переходной характеристики h(t) по экспериментально полученной реакции объекта при ступенчатом изменении управляющего воздействия на входе. В дальнейшем, аппроксимировав аналитическим выражением полученные реализации, можно построить дифференциальное уравнение заданной структуры, передаточную функцию или частотную характеристику объекта. Для идентифицированного объекта была предпринята попытка настроить ПИД регулятор и добиться сокращения времени переходного процесса, но регулятор не дал желаемых результатов, так как объект имеет транспортную задержку.
План
Оглавление
Введение
1. Составление задания на проектирование информационно-управляющей системы
2. Идентификация объекта управления на основе экспериментальных данных
3. Синтез ПИД регулятора
4. Настройка регулятора по одному параметру
5. Разработка микропроцессорной системы управления объектом с запаздыванием