Создание централизованной системы управления технологическим сегментом на участке Барановск-Хасан. Проект управления первичной сетью связи, построенной на базе аппаратуры Обь 128Ц, объединение РМ в единую вычислительную сеть ОАО "РЖД"; расчет затрат.
Аннотация к работе
Успешное решение задач автоматизации в настоящее время тесным образом связано с использованием современных технологий теоретических и практических разработок автоматических систем управления. Синтез структуры и определение параметров управляющего устройства выполняются в определенной последовательности по классической схеме. Определение требуемой структуры управляющего устройства ведется путем итераций от самых простых решений до сложных структур на основе требований технического задания. В тоже время при применении нелинейных структур управляющих устройств, в частности, систем с переменной структурой, эти противоречия можно успешно разрешить. В связи с этим обстоятельством основное внимание в работе уделено вопросам синтеза одной из наиболее распространенных разновидностей систем с переменной структурой, а именно: системы со скользящим режимом движения.Управляемый объект-это техническое средство, предназначенное для замены труда человека в технологических операциях. Та часть переменных состояния, которая доступна наблюдению или измерению, называется выходными координатами управляемого объекта. Эта совокупность правил и предписаний, ведущая к правильному ходу технического процесса в управляемом объекте, называется алгоритмом его функционирования .Для обеспечения правильности хода технического процесса в управляемом объекте его состояние должно изменяться. Изменение состояния управляемого объекта происходит под действием на него физических величин, способных вызвать это изменение, и которые бывают двух видов - управляющие воздействия и возмущения. Характерной особенностью взаимодействия управляющих органов с управляемым объектом является то, что энергия, необходимая для изменения состояния управляющих органов, гораздо меньше энергии, возникающей в управляемом объекте при изменении его состояния под действием управляющих воздействий.На этапе аналитического конструирования системы управления изучение свойств управляемого объекта выполняется по его математической модели. 1.2.1 Исходные данные: Математическая модель управляемого объекта, представленная в виде структурной схемы: Рис. 1а Математическая модель управляемого объекта, представленная в виде структурной схемыДля составления дифференциального уравнения объекта воспользуемся его операторной записью, которую получим из структурной схемы: Дифференциальные уравнения для этих двух случаев последовательно можно получить следующим образомПереход к модели в пространстве состояний осуществляется по известному алгоритму.Переходная характеристика объекта получится, если на вход подать ступенчатый сигнал Для построения переходной характеристики воспользуемся графическим редактором “Simulink ”из приложения к пакету “MATLAB”. Для построения переходной характеристики воспользуемся приложением пакета MATLAB - графическим редактором Simulink. Как и следовало ожидать, при подаче на вход ступенчатого воздействия выходная координата теоретически неограниченно растет, в схеме с нелинейным элементом этот рост происходит медленнее. С нелинейным элементом-установившееся значение скорости - примерно 27 ед/сек-достигается также примерно за 1250 с. Схемы управляемого объекта с нелинейным элементом и без него повторяют схемы на рис.Transfer function: 2 По полученным графикам определяется частота среза объекта, значение которой влияет на выбор периода квантования в цифровой системе.Выбор структуры управляющего устройства осуществляется на этапе аналитического конструирования и представляет собой итерационную процедуру с рассмотрением нескольких возможных вариантов решения задачи. Обычно итерации начинаются с рассмотрения простейшего варианта структуры управляющего устройства, выбор которого осуществляется на основании известной информации о свойствах управляемого объекта, алгоритме его функционирования, требованиях технического задания к качественным показателям системы управления, таких как точность, быстродействие и т.д. При выборе принципа управления следует руководствоваться их известными преимуществами и недостатками с тем , чтобы обеспечить выполнение алгоритма функционирования в соответствии с требованиями технического задания. Для наиболее распространенных алгоритмов функционирования систем стабилизации, программного управления и слежения - при высокой заданной точности управления и неопределенном точно характере внешних возмущений наиболее разумно выбрать замкнутый принцип управления в его простейшей реализации в виде отрицательной обратной связи.Составим структурную схему системы управления для заданного управляемого объекта при пропорциональном регулировании: Рис. Оценим собственные свойства системы регулирования при выбранной структуре управляющего устройства. Для этого исследуем свободное движение в замкнутой системе, считая, что это движение вызвано некоторым начальным отклонением и не зависит от входного воздействия, как задающего, так и возмущения Исследуем динамические характеристики системы, прежде всего, устойчивость, и возможности их изменения за счет варьировани
План
Содержание
Введение
1. Изучение свойств управляемого объекта
1.1 Общие сведения об управляемом объекте
1.2 Исследование свойств управляемого объекта
1.2.1 Исходные данные: 1.2.2 Модель управляемого объекта в виде уравнений
1.2.3 Модель управляемого объекта в пространстве состояний
1.2.4 Исследование свойств управляемых объектов при подаче типовых воздействий
1.2.5 ЛЧХ системы
2. Обоснование выбора структуры системы управления
2.1 Постановка задачи
2.2 Исследование системы управления с пропорциональным регулятором
2.3 Исследование системы управления с пропорционально-дифференциальным регулятором
2.4 Оценка влияния нелинейного элемента на свойства линейной системы
3. Построение систем с переменной структурой
3.1 Основные виды СПС
3.2 Система с переменной структурой с устойчивым вырожденным движением
3.3 Система с переменной структурой без устойчивого вырожденного движения
3.4 Система с переменной структурой со скользящим режимом движения
4. Синтез СПС со скользящим режимом методами фазового пространства
4.1 Синтез управляющего устройства СПС третьего порядка без учета нелинейности
4.2 Учет ограничений управляющего воздействия в СПС
5. Синтез нелинейной СПС при больших отклонениях от равновесного состояния
5.1 Анализ и синтез релейной системы
5.2 Исследование свойств спроектированной нелинейной СПС
5.3 Редуцирование системы третьего порядка до системы второго порядка
6. Дискретизация непрерывной модели СПС
6.1 Состав, структура и особенности цифровых систем управления
6.2 Выбор разрядности АЦП
6.3 Расчет периода квантования для цифровой системы по условиям ее устойчивости
Заключение
Список литературы
Введение
Успешное решение задач автоматизации в настоящее время тесным образом связано с использованием современных технологий теоретических и практических разработок автоматических систем управления.
Синтез структуры и определение параметров управляющего устройства выполняются в определенной последовательности по классической схеме. Вначале исследуются свойства управляемого объекта по его характеристикам. Структура и параметры объекта при этом считаются известными, процессы в объекте описываются нелинейными дифференциальными уравнениями. Нелинейность объекта вызвана нелинейностью одного из устройств с типовой нелинейной характеристикой. Определение требуемой структуры управляющего устройства ведется путем итераций от самых простых решений до сложных структур на основе требований технического задания. Вначале исследуются возможности системы регулирования с пропорциональным и пропорционально - дифференциальным регуляторами. Показывается, какие требования технического задания могут быть удовлетворены с помощью указанных структур управляющего устройства. Известно, что с помощью линейных регуляторов можно получить требуемое качество переходной характеристики по форме, однако при этом можно потерять другие качества системы, такое как быстродействие. Из теории линейных систем известно, что монотонный характер переходной характеристики можно получить при плохом быстродействии системы управления. В тоже время при применении нелинейных структур управляющих устройств, в частности, систем с переменной структурой, эти противоречия можно успешно разрешить. В связи с этим обстоятельством основное внимание в работе уделено вопросам синтеза одной из наиболее распространенных разновидностей систем с переменной структурой, а именно: системы со скользящим режимом движения.
При синтезе систем с переменной структурой со скользящим режимом движения решаются основные теоретические вопросы - выясняются условия существования скользящих режимов, условия устойчивости скользящих режимов при больших и малых начальных отклонениях. Существенные коррективы в структуру управляющего устройства системы вносит наличие в составе системы нелинейного элемента.
В качестве примера в работе рассмотрен синтез системы с переменной структурой при наличии в системе нелинейного элемента вида насыщение, это обстоятельство значительно усложняет теоретические разработки, так как при больших начальных отклонениях система управления становится релейной. Исследование релейных систем приводится для любых видов релейных характеристик, так как в разрабатываемой системе могут быть нелинейности с разнообразными характеристиками. Для исследования релейных систем высокого порядка на фазовой плоскости используется редуцирование или понижение порядка дифференциального уравнения. Из известных методов редуцирования приводится один, а именно, редуцирование путем приведения исходной системы к каноническому виду.
В последнем разделе курсовой работы рассмотрены вопросы, связанные с реализацией управляющего устройства на цифровой элементной базе. Цифровая система имеет свои специфические особенности, которые необходимо учесть при синтезе цифрового управляющего устройства. Показан выбор периода квантования непрерывных сигналов для обеспечения устойчивости разрабатываемой системы.