LS-Sb88903
.pdfДля расчета коэффициентов модального регулятора быстродействие эталонной модели выбирается равным ω0 :
w0=(6/0.12)
Далее задается указанный преподавателем полином, вычисляются его корни и сами коэффициенты регулятора:
polinom=[1 2*w0 2*w0^2 w0^3] p=(roots(polinom))' k=place(A,B,p)
Результаты вычислений для первого варианта:
K = [− 2 1.25 0.625].
На завершающем этапе разработки следует оценить переходную характеристику системы при отработке ею ступенчатого управления. С этой целью рекомендуется сформировать модель системы в Simulink, аналогичную модели, соответствующей первому варианту и изображенной на рис. 3.
Рис. 3
21
На приведенной схеме: передаточная функция “Transfer Fcn6” соответствует эталонной модели, заданной преподавателем; коэффициент “Gain7” зависит от конкретной схемы объекта и параметров модального регулятора и вводится для получения единичной реакции системы на единичное ступенчатое управление.
Если после моделирования работы системы переходная характеристика спроектированной системы не будет соответствовать желаемой, необходимо проверить все промежуточные расчеты и исправить ошибки. После этого вновь оценить переходную характеристику системы и убедиться, что она верна.
Требования к отчёту
В отчёте следует привести: цель работы; описание задачи и этапов её решения; схему модели Simulink; методику и результаты расчета коэффициентов регулятора и наблюдателя; переходные характеристики системы при ступенчатом управлении; выводы.
Контрольные вопросы
1.С помощью каких специальных программных средств выполняется расчет коэффициентов модального регулятора и наблюдателя?
2.Какие характеристики системы определяет стандартная форма? Как определить значение параметра ω0 ?
3.Для чего применяется наблюдающее устройство?
22
Варианты заданий
Вариант №1
Wо(s) = |
ke-τ×p |
|
|||||||
|
|
|
|
|
, |
|
|||
p(T1 p + |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
1)(T2 p + 1) |
|
|||||
k = 10, |
T1 = 0.01c , T2 = 0.005c , |
τ = 0.002c , T0 = 0.01c . |
|||||||
Требования к системе: |
|
||||||||
а) tп ≤ 0.12с, σ ≤ 40% ; |
|
||||||||
б) ω |
э |
= 1с-1 , А |
= 200д.е., δ ≤ 1д.е. |
|
|||||
|
|
э |
|
|
|
|
|
|
|
Вариант №2 |
|
|
|
|
|
|
|||
Wо(s) = |
|
k |
|
|
|
, |
|
||
|
|
|
|
|
|
||||
p(T1 p + |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
1)(T2 p + 1) |
|
|||||
k = 10, |
T1 = 0.02c , T2 = 0.01c , T0 = 0.01c . |
||||||||
Требования к системе: |
|
||||||||
а) tп ≤ 0.3с , σ ≤ 40% ; |
|
||||||||
б) ω |
э |
= 1с-1 , А |
= 250д.е., δ ≤ 2д.е. |
|
|||||
|
|
э |
|
|
|
|
|
|
|
Вариант №3 |
|
|
|
|
|
|
|||
Wо(s) = |
ke-τ×p |
|
, |
|
|
|
|||
|
|
1) |
|
|
|
||||
|
|
T1 p(T2 p + |
|
|
|
|
|||
k = 10, |
T1 = 0.1c , T2 = 0.01c , τ = 0.004c , T0 = 0.01c . |
||||||||
Требования к системе: |
|
||||||||
а) tп ≤ 0.3с , σ ≤ 40% ; |
|
||||||||
б) ω |
э |
= 0.5с-1 , |
А |
= 200д.е., δ ≤ 1д.е. |
|||||
|
|
|
э |
|
|
|
|
|
|
Вариант №4 |
|
|
|
|
|
|
|||
Wо(s) = |
k |
|
|
, |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
1) |
|
|
|||||
|
|
T1 p(T2 p + |
|
|
|
|
|||
k = 10, |
T1 = 0.15c , T2 = 0.015c , |
T0 = 0.01c . |
|||||||
Требования к системе: |
|
||||||||
а) tп ≤ 0.5с, σ ≤ 40% ; |
|
||||||||
б) ω |
э |
= 1с-1 , А |
= 100д.е. , δ ≤ 0.6д.е. |
||||||
|
|
э |
|
|
|
|
|
|
|
Вариант №5 |
|
|
|
|
|
|
|||
Wо(s) = |
ke-τ×p |
|
|||||||
|
, |
|
|||||||
T T p2 + T p + 1 |
|
||||||||
|
|
|
1 2 |
|
1 |
|
|
|
|
k = 1, T1 = 2.5c , |
T2 = 0.1c , τ = 0.05c , T0 = 0.01c . |
Требования к системе:
23
а) tп ≤ 40с , σ ≤ 35% ;
б) ω |
э |
= 0.02с−1 |
, А = 100д.е. , δ ≤ 4д.е. |
|||
|
|
|
э |
|
||
Вариант №6 |
|
|
|
|||
Wо(s) = |
|
k |
, |
|||
|
|
|
||||
T T p2 |
+ T p + 1 |
|||||
|
|
1 2 |
1 |
|
|
k = 5, T1 = 0.25c , T2 = 0.01c , T0 = 0.01c .
Требования к системе:
а) tп ≤ 4с , σ ≤ 40% ;
б) ωэ = 0.1с-1 , Аэ = 100д.е. , δ ≤ 1д.е.
Вариант №7
Wо(s) = |
ke-τ× p |
||
|
|
, |
|
p(T T p2 |
+ T p + 1) |
||
|
1 2 |
1 |
|
k = 3, T1 = 0.5c , T2 = 0.02c , τ = 0.01c , T0 = 0.05c .
Требования к системе:
а) tп ≤ 4с , σ ≤ 30% ;
б) ωэ = 0.04с-1 , Аэ = 100д.е. , δ ≤ 1д.е.
Вариант №8
Wо(s) = p(T1T2 p2k+ T1 p + 1) ,
k = 5, T1 = 0.16c , T2 = 0.01c , T0 = 0.02c .
Требования к системе:
а) tп ≤ 3с, σ ≤ 30% ;
б) ω |
э |
= 0.1с-1 |
, |
А = 200д.е., δ ≤ 2д.е. |
||
|
|
|
|
э |
||
Вариант №9 |
|
ke-τ×p |
||||
Wо(s) = |
|
|
||||
|
|
|
, |
|||
|
|
|
||||
|
|
|
(T1 p + 1)(T2 p + 1)(T3 p + 1) |
k = 2 , T1 = 0.1c , T2 = 0.01c , T3 = 0.005c , τ = 0.002c , T0 = 0.005c .
Требования к системе:
а) tп ≤ 0.3с , σ ≤ 15% ;
б) ω |
э |
= 1с-1 , |
А = 100д.е. , δ ≤ 1д.е. |
||
|
|
|
э |
||
Вариант №10 |
|||||
Wо(s) = |
|
k |
|||
|
|
, |
|||
(T1 p |
|
||||
|
|
|
+ 1)(T2 p + 1)(T3 p + 1) |
k = 1, T1 = 0.15c , T2 = 0.015c , T3 = 0.003c , T0 = 0.005c .
Требования к системе:
а) tп ≤ 0.5с, σ ≤ 20% ;
24
б) ω |
э |
= 0.4с−1 |
, |
А = 100д.е. , δ ≤ 1д.е. |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
э |
|
|
|
|
|
|
|
Вариант №11 |
|
ke-τ× p |
|
|
|||||||||
Wо(s) = |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|||
T1 p(T2 p + |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
1)(T3 p + 1)(T4 p + 1) |
|
|
||||||||
k = 10, |
T1 = 10c , T2 = 0.02c , |
T3 = 0.01c , T4 = 0.005c , τ = 0.01c , |
|||||||||||
T0 = 0.01c . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Требования к системе: |
|
|
|||||||||||
а) tп ≤ 0.5с, σ ≤ 35% ; |
|
|
|||||||||||
б) ω |
э |
= 0.2с-1 |
, |
А = 200д.е., δ ≤ 0.4д.е. |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
э |
|
|
|
|
|
|
|
Вариант №12 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Wо(s) = |
|
|
|
|
|
k |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|||
T1 p(T2 p + |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
1)(T3 p + 1)(T4 p + 1) |
|
|
||||||||
k = 1, T1 = 1c , |
T2 = 0.01c , T3 = 0.04c , T4 = 0.008c , |
T0 = 0.01c . |
|||||||||||
Требования к системе: |
|
|
|||||||||||
а) tп ≤ 0.5с, σ ≤ 30% ; |
|
|
|||||||||||
б) ω |
э |
= 0.4с-1 |
, |
А |
= 200д.е., δ ≤ 1.5д.е. |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
э |
|
|
|
|
|
|
|
Вариант №13 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Wо(s) = |
|
(T p + 1)e-τ× p |
|
|
|||||||||
|
|
1 |
|
|
, |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
T2 p(T3 p + 1)(T4 p + 1) |
|
|
||||||||
T1 = 1c , |
T2 = 1c , |
T3 = 0.1c , T4 = 0.01c , τ = 0.005c , |
T0 = 0.005c . |
||||||||||
Требования к системе: |
|
|
|||||||||||
а) tп ≤ 0.2с, σ ≤ 10% ; |
|
|
|||||||||||
б) ω |
э |
= 0.4с-1 |
, |
А |
= 100д.е. , δ ≤ 1д.е. |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
э |
|
|
|
|
|
|
|
Вариант №14 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Wо(s) = |
|
|
|
(T1 p + 1) |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
T2 p(T3 p + 1)(T4 p + 1) |
|
|
||||||||
T1 = 2c , T2 = 2c , T3 = 0.2c , T4 = 0.02c , T0 = 0.01c . |
|||||||||||||
Требования к системе: |
|
|
|||||||||||
а) tп ≤ 0.3с , σ ≤ 20% ; |
|
|
|||||||||||
б) ω |
э |
= 0.4с-1 |
, |
А |
= 100д.е. , δ ≤ 1д.е. |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
э |
|
|
|
|
|
|
|
Вариант №15 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Wо(s) = |
|
|
(T p + 1)e-τ×p |
|
|
||||||||
|
|
1 |
|
|
|
, |
|
|
|||||
T p(T T p2 + T p + 1) |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
4 |
2 |
3 |
2 |
|
|
|
|
|
|
T1 = 0.01c , |
T2 = 0.2c , T3 = 0.05c , |
T4 = 1c , τ = 0.01c , T0 = 0.01c . |
Требования к системе:
а) tп ≤ 2с , σ ≤ 43% ;
25
б) ω |
э |
= 0.1с−1 , |
А = 200д.е., δ ≤ 0.7д.е. |
|||||||
|
|
|
|
э |
|
|
|
|
|
|
Вариант №16 |
(T1 p + 1) |
|
|
|
||||||
Wо(s) = |
|
|
|
, |
|
|||||
T p(T T p2 + T p + 1) |
|
|||||||||
|
|
4 |
2 |
3 |
|
2 |
|
|
|
|
T1 = 0.02c , |
T2 = 0.1c , T3 = 0.04c , T4 = 0.1c , T0 = 0.005c . |
|||||||||
Требования к системе: |
|
|
|
|||||||
а) tп ≤ 2с , σ ≤ 20% ; |
|
|
|
|
||||||
б) ω |
э |
= 0.2с-1 , |
А |
= 100д.е. , δ ≤ 1.5д.е. |
||||||
|
|
|
|
э |
|
|
|
|
|
|
Вариант №17 |
|
ke-τ× p |
|
|
|
|||||
Wо(s) = |
|
|
|
|
|
, |
||||
|
|
|||||||||
p(T p + 1)(T T p2 |
+ T p + 1) |
|||||||||
|
|
1 |
|
|
2 |
3 |
2 |
|
||
k = 1, T1 = 0.3c , |
T2 = 0.1c , T3 = 0.025c , τ = 0.02c , T0 = 0.02c . |
Требования к системе:
а) tп ≤ 6с , σ ≤ 40% ;
б) ωэ = 0.08с-1 , Аэ = 100д.е. , δ ≤ 1д.е.
Вариант №18
Wо(s) = |
|
|
k |
|
, |
|
|||
|
p(T p + 1)(T T p2 |
+ T p + 1) |
|
||||||
|
|
|
1 |
2 |
3 |
2 |
|
|
|
k = 2 , T1 = 0.4c , T2 = 0.15c , T3 = 0.03c , T0 |
= 0.02c . |
||||||||
Требования к системе: |
|
|
|
||||||
а) tп ≤ 6с , σ ≤ 30% ; |
|
|
|
|
|||||
б) ω |
э |
= 0.1с-1 , |
А = 100д.е. , δ ≤ 1д.е. |
|
|||||
|
|
|
|
э |
|
|
|
|
|
Вариант №19 |
|
|
|
|
|
||||
Wо(s) = |
|
ke-τ× p |
|
, |
|
|
|||
|
(T p + 1)(T p + 1)2 |
|
|
||||||
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
T0 = 0.01c . |
|
k = 10, |
|
T1 = 0.1c , T2 = 0.01c , τ = 0.005c , |
|||||||
Требования к системе: |
|
|
|
||||||
а) tп ≤ 3с, σ ≤ 25% ; |
|
|
|
|
|||||
б) ω |
э |
= 0.4с-1 , |
А = 200д.е., δ ≤ 1д.е. |
|
|||||
|
|
|
|
э |
|
|
|
|
|
Вариант №20 |
|
|
|
|
|
||||
Wо(s) = |
|
k |
|
, |
|
|
|||
|
|
|
|||||||
(T p + 1)(T p + 1)2 |
|
|
|||||||
|
|
|
1 |
2 |
= 0.02c , T0 = 0.02c . |
|
|||
k = 5 , T1 = 0.2c , T2 |
|
||||||||
Требования к системе: |
|
|
|
||||||
а) tп ≤ 3с, σ ≤ 20% ; |
|
|
|
|
|||||
б) ω |
э |
= 0.4с-1 , |
А = 100д.е. , δ ≤ 1д.е. |
|
|||||
|
|
|
|
э |
|
|
|
|
26
Литература
1.Башарин А. В. Примеры расчёта автоматизированного электропривода на ЭВМ: Учеб. пособие для вузов/ А. В. Башарин, Ю. В. Постников. Ленинград: Энергоатомиздат, 1990. 512 с.
2.Изерман Р. Цифровые системы управления. /Пер. с англ. М.: Мир, 1984.
3.Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. / Пер. с
англ. М.: Мир, 1975.
4.Борцов Ю. А. Автоматизированный электропривод с упругими связями. СПб.: Энергоатомиздат, 1992. 288 с.
27
Постников Юрий Владимирович, Туркин Дмитрий Николаевич
Моделирование систем управления
Электронные методические указания
Редактор О. Р. Крумина |
|
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– |
––––––– |
Подписано в печать 07.12.12. Формат 60×84 1/16. |
|
Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ. л. 1,75. |
|
Гарнитура «Times New Roman». Тираж 10 экз. Заказ 228. |
|
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– |
––––––– |
Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ» |
|
197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5 |
|
28