63

Введение

Задача проектирования является многоплановой, поскольку подразумевает выбор стандартных технических средств, выявление нестандартно реализуемых функций, синтез алгоритмов их реализации, разработку технических решений. Также в задаче проектирования присутствуют две ярко выраженные составляющие – структурная и параметрическая, которые требуют различных подходов и методов решения. Задача синтеза – типичная многовариантная задача, так как любой совокупности исходных требований отвечает, чаще всего, практически бесконечное множество различных структурно-параметрических вариантов решения. Поэтому конечной стадией теоретического этапа проектирования является решение проблемы выбора наиболее рационального из вариантов.

В проблеме проектирования систем автоматического управления (САУ) целесообразно выделить её теоретический этап, сущность которого состоит в отыскании математического выражения, определяющего закон функционирования устройства, который обеспечивает всей системе требуемые динамические свойства. Этот этап принято называть синтезом системы, хотя по существу, синтезу подлежит при этом только лишь сам закон управления (ЗУ). Синтез ЗУ может осуществляться различными методами, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки, что обуславливает либо ограничивает их применение при решении тех или иных задач.

По прежнему актуален подход, базирующийся на методологии синтеза САУ путём предварительного построения «желаемых» или «эталонных» математических моделей. Идеология синтеза законов управления для САУ на основе создания их желаемых динамических свойств в виде конкретного динамического эталона – математической модели (ММ) с заданными свойствами, проста и понятна. Она предусматривает два основных этапа решения задачи. На первом производится синтез эталонной ММ системы, свойства которой, при адекватным реальным ситуациям воздействиях, отображали бы технологические требования к процессу. На втором этапе производится синтез ММ управляющего устройства (УУ) путем вычленения ее из эталонной ММ с учетом модели входящего в систему объекта управления (ОУ). При этом ММ устройства управления и выражает собой синтезируемый закон управления.

В настоящее время получает все большее распространение метод, подходящий к проблеме синтеза с позиций, близких к идеологии желаемых ММ, но на более современном уровне.

1. Формирование структурно-параметрического варианта условного объекта управления (уоу)

1. Исходные данные

Исходными материалами для курсовой работы являются структурная схема условного объекта управления (УОУ) математические модели её структурных звеньев. Выбор индивидуального варианта этих данных осуществляется с использованием обобщенной структурной схемы (рис. 1) и таблиц П1.1 – П1.6¹.

Рисунок 1.1 - Обобщённая структурная схема УОУ

Для выбора варианта используются следующие данные:

• номер шифра зачётной книжки: 070806;

• первые буквы ФИО студента: Шрамко Ирина Валерьевна.

1.2 Звенья прямого канала

Структуры ПФ последовательно включенных звеньев прямого канала соответствуют второму столбцу в таблице П.1.2 со следующими кодами последовательных звеньев: И, А, П, Е, А. Таким образом:

;;;;.

Численные значения коэффициентов иПФ каждого из этих звеньев выбираются по табл. П1.3 для индексови, которые находятся

________________

Нейдорф Р.А., Соловей Н.С. Инженерные методы синтеза АСУ: Учеб. пособие; Под общ. ред. Р.А.Нейдорфа.- Ухта, Ростов-н/Д: РГАСХМ, 2004. - 255 с., ил.

для каждого из табл. П1.4. Таблица для приведенных последних цифр шифра зачетной книжки (…808) представлена ниже (таблица 1).

Таблица 1.1

№ зач./кн.	№ звена прям.кан.	1	2	3	4	5
…806	n=	6	6	0	8	0
…806	m=	0	8	8	6	6
№ зач./кн.	№ звена пар. и обр.	6	7	--	8	9

Параметры последовательных звеньев берутся из ячеек таблицы П1.3 по следующей схеме:

- для l = 1 n = 6 и m = 0, поэтому из ячеек на пересечении 3 столбца и 5 строки берем ;

- для l = 2 n = 6 и m = 8, поэтому из ячеек на пересечении 3 столбца и 4 строки берем и ;

- для l = 3 n = 0 и m = 8, поэтому из ячеек на пересечении 5 столбца и 4 строки берем (у П – звена нет постоянной времени);

- единичное звено, соответствующее l = 4, настроенных коэффициентов не имеет;

- для l = 5 n = 0 и m = 6, поэтому из ячеек на пересечении 5 столбца и 3 строки берем и .

Таким образом, определились первые пять звеньев структурной схемы на рисунке 1:

;;;;.

3. Звенья параллельных и обратных связей

Далее необходимо выбрать индивидуальный вариант подлежащей исследованию структуры УОУ, т.е. определить, какие параллельные и обратные связи войдут в схему. Для этого по первой букве имени «И», соответствующей 5-му столбцу табл. П1.5, определяется, что в схеме на рисунке 1 отличными от нуля единичными являются коэффициенты ;, т.е. в схеме остаются только параллельные связи с ПФ ,.

Аналогично, по первой букве отчества «В», соответствующей 9-му столбцу той же таблицы П1.5, выявляются отличные от нуля единичные коэффициенты ,, т.е. в схеме остаются обратные связи с ПФ ,.

ПФ найденных связей обозначаются следующим образом:

, ,,.

Теперь по таблице П1.6 можно определить структуры этих ПФ. Первая буква фамилии «Ш» соответствует 2-му столбцу этой таблицы, т.е. звено 6 – А; звено 7 – П; звено 8 – Д; звено 9 – П. Поэтому ;;;.

Параметры параллельных звеньев и обратных связей берутся из ячеек таблицы П1.3 по цифрам и, указанным в скобках. Их значения находятся из уже построенной выше индивидуальной таблицы 1, где значенияберутся по нижней строке. Нужные значения коэффициентов определяются по следующей схеме:

- - для l = 6 n = 6 и m = 0, поэтому из ячеек на пересечении 5 столбца и 3 строки берем и ;

- для l = 7 n = 6 и m = 8, поэтому из ячеек на пересечении 4 столбца и 3 строки берем ;

- для l = 8 n = 8 и m = 6, поэтому из ячеек на пересечении 3 столбца и 4 строки берем и ;

- для l = 9 n = 0 и m = 6, поэтому из ячеек на пересечении 3 столбца и 5 строки берем .

В результате определяется окончательный вид ПФ параллельных и обратных связей индивидуальной структурной схемы УОУ:

; ;;.