Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Advanced control engineering (S.R. Burns, 2001)

.pdf
Скачиваний:
172
Добавлен:
12.08.2013
Размер:
3 Мб
Скачать
☆

M

Desired

 

Elevator

 

Angle

 

 

 

 

Control Signal

Output Angular

 

Control

Sensor

 

Column

 

 

 

 

 

Actual

 

 

Controller

Angle

 

 

 

Input

 

 

 

Angular

Measured Angle

 

Sensor

 

 

 

 

 

 

Hydraulic

Electrohydraulic

 

 

Cylinder

Servovalve

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fluid

 

 

 

 

 

 

 

Desired

 

 

Error

Control

Flow-rate

Hydraulic

Actual

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Angle

 

 

Signal

Signal

(m

/s)

 

 

Force

Angle

(deg)

Input

(V) + (V)

 

(V)

 

Servo-

 

 

 

 

Hydraulic

 

(N)

 

(deg)

 

 

 

Angular

 

 

 

 

Controller

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Elevator

 

 

 

 

 

–

 

 

 

valve

 

 

 

 

Cylinder

 

 

 

 

 

 

 

Sensor

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Output

(V)

Angular

Sensor

 

Computer

 

 

Controller

 

Machine Table Movement

 

 

 

 

Shaft

Computer

 

Encoder

 

 

Program

 

DC-Servomotor

 

 

 

 

Lead-Screw

Digital

Power

Bearing

Tachogenerator

Controller

 

Amplifier

 

 

 

Digital Positional Feedback

 

 

Analogue Velocity Feedback

Digital

 

 

 

 

Control

 

 

Actual

 

Desired Position

 

 

 

 

 

Actual

Digital

 

 

 

Signal

Torque

 

Velocity

 

 

Error

 

 

 

(V)

(Nm)

 

(m/s)

Position

 

 

+ (V)

 

 

(m)

 

+

 

 

DC

 

 

 

Computer

Digital

Power

 

Machine

Integrator

Program

–

Controller

 

–

Amplifier

Servo

 

Table

 

motor

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Analogue

Tacho-

 

 

 

 

 

 

Velocity Feedback

 

generator

 

 

 

 

 

 

Digital Positional

Shaft

 

 

 

 

 

 

 

 

Feedback

 

Encoder

 

 

 

 

 

Desired Heading

 

Actual rudder-angle

Gyro-compass

Auto-pilot

Steering-gear

 

Sensor

Error

 

 

 

Actual Heading

 

Demanded rudder-angle

 

 

 

 

Measured rudder-angle

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Actual

 

Disturbance

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Demanded

 

 

Moment

 

 

 

 

 

 

Course

Rudder

 

 

Actual

Desired

 

 

 

 

 

(Nm)

 

 

 

 

 

Error

 

 

Rudder

 

Angle

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Heading

Heading

 

 

 

(V)

 

 

Angle

 

 

(deg)

Rudder

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

+

 

 

 

–

(deg)

(deg)

Potentio-

Autopilot

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

Steering

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Charact-

 

 

 

 

 

 

 

Hull

 

 

 

meter

(V)–

 

 

 

(Controller) (V)–

 

 

 

Gear

 

 

 

 

 

 

eristics

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rudder

 

 

 

 

 

 

Rudder

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Angle

 

 

 

 

 

 

Moment

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sensor

 

 

 

 

 

 

 

(Nm)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Measured

 

 

 

 

 

 

 

Gyro-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Heading (V)

Compass

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

START

Define System

Performance

Specification

Identify System

Components

•

Model Behaviour

of Plant and

System

Components

No

Is Component

Response Acceptable?

Yes

Define Control

Strategy

 

 

•

 

 

 

 

 

 

Simulate

 

 

System

 

 

Response

 

 

 

 

Does Simulated

 

No

 

 

Response Meet

 

Yes

 

Performance Specification?

 

Implement

Physical System

•

Select

Alternative

Components

Modify

Control

Strategy

 

Measure System

 

Modify Control

 

Response

 

Strategy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Does System

 

 

No

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Yes

 

 

 

 

 

 

 

Response Meet

 

 

 

 

Performance Specification?

 

 

 

 

 

 

FINISH

 

 

 

 

 

 

 

$

 

$

 

$

 

$

 

 

 

$

 

$

 

Forward Speed u(t) (m/s)

a

Accelerator angle θ(t) (degrees)

$

 

 

 

 

$

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

$

 

 

 

 

 

 

 

# $

 

 

 

 

 

 

$

 

$

 

 

 

 

 

 

 

# $

 

 

 

 

#

 

# $

 

 

 

 

 

 

#

 

#

 

# $

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θi(t)

θo(t)

xi(t)

xo(t)

 

K

 

 

K

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T(t)

P(t)

 

 

 

P(t)

T(t)

 

 

 

 

 

(a) Translational Spring

 

(b) Rotational Spring

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

$

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

$

 

 

 

 

 

$ $

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

$ $

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

C

 

P(t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω(t)

 

v(t)

 

T(t)

(a) Translational Damper

 

 

 

 

(b) Rotational Damper