Тема 9. Современный инструментарий исследования и разработки эмс – компьютерное моделирование. Эмс и рту как объект моделирования. (Лк.- 4 часа, срс – 1,5 часа).
Применение вычислительных машин для моделирования динамических процессов в СП МиБТ. Универсальные программные продукты моделирования: MathCad, MATLAB, Проблемно-ориентированные моделирующие системы Simulink и Orcad. Сопоставительные характеристики программных продуктов и рекомендации по их использованию для моделирования ЭМС и РТ.
В курсе ТАУ вы рассматривали одноконтурное и многоконтурное управление (например, по скорости и координате).
1 Алгоритм построения системы.
а) ставиться задача регулирования, определяются векторы Y, Z, X, W.
где W – задан техническим заданием.
x1 x2
x3 x4
F1(S1,x1) F2(S1,x2) F3(S3,x3) F4
б) строится структура системы привода и для каждой функциональной связи выбирается исполнительный элемент.
в) проводиться анализ системы и определяются законы управления Y.
г) система исследуется на устойчивость и определяется зона устойчивой работы.
Для большинства элементов систем рассматриваемых нами в курсе СП одним из требований было обеспечение линейности характеристик, связывающих входную и выходную величины. Т. о. элементы системы могут быть представлены, как линейные (в первом приближении), следовательно, могут быть применены линейные методы исследования систем.
Мы их изучали в курсе МПС частотный анализ (на базе аналитических методов), частности, напомню, что с их помощью были получены передаточная функция трансформатора, СГ, ДПТ, ГПТ, это уже в СП. Для многих элементов получены W(р) в курсе СП.
В математическом отношении эти методы TAУ, опирающиеся на понятия передаточной функции, амплитудо-частотной и фазо-частотной характеристик, ЛАХ. Критерии устойчивости Раута-Гурвица, Найквиста, Михайлова. Это все аналитические методы.
2) Алгоритм анализа системы привода
а) строится математическая описание всех звеньев СП.
б) уравнения звеньев линеаризуется (вводяться допущения)
в) определяются передаточные функции элементов
г) определяются типы регуляторов
д) определяется передаточная функция системы по Uвх(р) и Uвых(р)
3) Методы исследования систем. Построение передаточной функции элемента.
Математическое описание - система дифференциальных уравнений решается операторным методом с использованием преобразователя Лапласа.
а) операция дифференцирования заменяется p=j
б) полученное алгебраическое уравнение решается относительно входной и выходной переменной
в) находится W(р)= Uвых(р) / Uвх(р)
Для расчета передаточных функций используются аппарат матричной алгебры, которым снабжены многие программные продукты и в частности MathCad DesignLab (применение которых мы рассмотрим на практических занятиях в рамках этого курса) и др.
Тема 10. Синтез структур и параметров информационного канала электроприводов как задача проектирования (4 часа, срс –1,5 часа).
Задачи исследования систем управления и регулирования электромеханических и робототехнических систем. Современный метод исследования ЭП метод математического моделирования. Динамические свойства ЭМС и РТ устройств при различных способах управления и регулирования. Синтез регулятора, обеспечивающего стабилизацию выходной величины следящей системы. Математические модели регуляторов. Программная реализация ШИМ.