1. Постановка задачи исследования АОЭП

1.1. Разработка структурной схемы АОЭП

На данном этапе проектирования проектировщику требуется разработать структурную схему системы цифрового управления электроприводом. Данная система должна обеспечивать стабилизацию скорости вращения вала двигателя с помощью скоростного ПИ - алгоритма, а также возможность настройки регулятора с помощью построения модели объекта. Эта процедура основана на использовании активных частотных методов идентификации объектов и расчета оптимальной настройки регулятора с помощью построения модели объекта. Применение частотных методов позволяет обеспечить помехозащищенность алгоритма, а также рационально организовать активный эксперимент на действующей системе в плане минимизации вмешательства в ее работу. Это связано с тем, что системы регулирования технологических процессов при оптимальной настройке обычно имеют частотные характеристики с одним резонансным пиком. При этом для точной настройки системы достаточно определить комплексную частотную характеристику объекта в узком диапазоне - в окрестности частоты резонанса. Так как резонансная частота системы остается неизвестной до окончания расчета ее оптимальной настройки, то разрешение этого противоречия достигается с помощью итерационной процедуры, на каждом шаге которой оценивается по возможности минимальное число точек частотной характеристики системы с использованием для расчета оптимальной настройки достаточно простой аппроксимирующей модели объекта, уточняющейся в процессе настройки системы.

Для реализации этого подхода в работе Ротача [ ] рекомендуется алгоритм со структурой вида цикл в цикле. Во внутреннем цикле на каждом шаге оценивается вектор комплексной частотной характеристики системы лишь на одной частоте и рассчитывается оптимум настройки по модели объекта с двумя свободными коэффициентами. По окончании внутреннего цикла выполняется внешний цикл итерационной процедуры, в котором оцениваются векторы частотной характеристики на добавочных частотах. Это позволяет уточнить структуру модели объекта и численные значения ее коэффициентов, фиксируемых во внутреннем цикле.

Одним из новых направлений построения адаптивных регуляторов является использование в них цифровой модели объекта параметры которой определяются с помощью блока идентификации. По текущим оценкам этих параметров производится расчет настроек типовых ПИ или ПИД - регуляторов, либо расчет коэффициентов регулятора состояния. В качестве алгоритма идентификации наибольшее распространение получил рекуррентный метод наименьших квадратов (РМНК).

1.2. Разработка алгоритмического обеспечения для АОЭП

На данном этапе проектирования разработчик должен построить по возможности простую схему алгоритма, которая должна быть разбита на логические части ( структурирована ). Данная схема должна быть удобочитаемой и содержать в себе основные математические выкладки, используемые при построении данной системы.

1.3. Разработка программного обеспечения для АОЭП

На данном этапе проектирования цифровой адаптивной системы управления электроприводом проектировщик должен разработать программный продукт, который удовлетворял бы следующим условиям:

1. Программа должна функционировать в реальном времени. Разработка алгоритмов управления в реальном времени требует принятие мер по синхронизации данных идущих от аппаратуры ввода - вывода и создание программных решений позволяющих производить максимально точные замеры параметров реального объекта. Это значит, что недопустимо считывание данных в приблизительные промежутки времени и нельзя производить остановку работы алгоритма при смене одного из его управляющих параметров.

2. Для удобной работы оператора, следящего за прохождением производственного процесса, должен быть создан интерфейс, который бы не требовал специальных знаний персонального компьютера и удобен в обращении.

3. В целях удобочитаемости программа должна быть выполнена отдельными модулями (с применением правил и методов объектно - ориентированного программирования).

1.4. Экспериментальные исследования на лабораторном комплексе

В данной главе разработчик должен предложить различные экспериментальные данные (процессы самонастройки, переходные процессы и т.д.), полученные на лабораторном стенде.