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

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

.pdf
Скачиваний:
158
Добавлен:
12.08.2013
Размер:
2.71 Mб
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