- •Понятие лса. Общие подходы к проектированию
- •Требования, предъявляемые локальным сетям
- •Вид потребляемой энергии Аналоговые локальные системы
- •Математические модели объектов управления
- •Методы линеаризации уравнений
- •Мм нелинейных элементов
- •Общий метод описания эквивалентных передаточных функций нэ
- •Гармоническая линеаризация типовых нелинейных элементов
- •Двузначная нелинейность
- •Для двухзначной нелинейности
- •Статическая линеаризация существенных нелинейных элементов
- •Совместная гармоническая и статическая линеаризация
- •Логарифмические эквивалентные амплитудные и фазовые характеристики сложных нелинейных элементов
- •Статическая линеаризация существенных дискретных нелинейных элементов
- •Вычислительные процедуры для определения коэффициента гармонической и статической линеаризации нелинейных элементов
- •Математическая модель сар
- •Управляемость и наблюдаемость
- •Анализ локальных систем управления
- •Качество
- •Построение переходных процессов с помощью вещественных или мнимых частных характеристик
- •Построение переходных процессов с помощью импульсных переходных систем
- •Исследование динамической точности
- •Коэффициенты ошибок
- •Определение характеристик точности и дискретно-непрерывных лса
- •Синтез лса
- •Синтез линейных непрерывных локальных систем заданных структур
- •Синтез дискретно непрерывных систем
- •Последовательное программирование
- •Параллельное программирование
- •Синтез линейных непрерывных локальных систем
- •Постановка задачи синтеза частотными методами
- •Выбор параметров неизменяемой части
- •Выбор типа двигателя для регулируемого органа
- •Электрические двигатели
- •Гидравлические двигатели
- •Проверка правильности выбора механической передачи
- •Синтез последовательных и параллельных корректирующих устройств
- •Подстановка задачи и выбора универсальной эвм
- •Примеры синтеза систем комбинированного типа
- •Сенсорные устройства. Датчики роботов.
- •Позиционные лсу
- •Контурные лсу
Понятие лса. Общие подходы к проектированию
ЛСА – это система, разработанная для решения одной функциональной задачи, для управления одним устройством, для сигнализации одного параметра.
Если система многоуровневая или много связанная, она не является локальной. Один и тот же объект управления может обслуживаться несколькими локальными системами, если они не скомбинированы.
Рисунок 1
Требования, предъявляемые локальным сетям
1. Требования по энергоемкости.
2. Вид потребляемой энергии.
3. Надежность работы.
4. Быстродействие.
5. Точность поддержания мотивируемого параметра.
6. Вид локальной системы.
7. Элементная база.
8. Влияние внешних возмущений.
9. Масса и габариты.
10. Требования по эргономике.
11. Требования по эргоемкости.
На примере воздушного шара.
Пусть имеется шар, надутый легким газом, на котором закреплена корзина с пассажиром и грузом.
Рисунок 2
Энергия, запасенная шаром на максимальной высоте при динамическом равновесии сил веса и подъемной силы, имеет выражение:
. (1)
Рисунок 3
, (2)
. (3)
Второй пример с воздушным шаром.
Воздушный шар, который сбрасывает балласт.
Рисунок 4
. (4)
Рисунок 5
Вид потребляемой энергии Аналоговые локальные системы
Современные системы представляют собой сложные динамические системы, обеспечивающие высокую точность обработки сигналов управления в условиях действия различных возмущений и помех.
Для получения заданных характеристик системы проектировщику приходится находить компромисс для решения, так как требования к точности и показателям качества переходных процессов исключающие.
Основной путь преодоления такого противоречия – применение в системах элементов с большими коэффициентами усиления и корректирующих устройств, перестраивающимися во времени параметрами.
Для описания современных систем наиболее удобен векторно-матричный аппарат, позволяющий создать единую компактную форму математического представления широкого класса.
Весь процесс проектирования систем делится на несколько этапов:
1. Построение математической модели объекта управления.
Зная физические процессы, происходящие в объекте, можно при определенных допущениях описать его поведение аналитически, чаще всего с помощью дифференциальных и разностных уравнений.
Структурная схема объекта управления выражается в виде матрицы, передаточных функций или графов.
Структурная схема с передаточными функциями является достаточно громоздкой, но по ней можно выявить все внутренние связи и определить возможные места включения различных устройств компенсации.
По снятым экспериментальным характеристикам ОУ, можно упростить передаточную функцию объекта управления.
2. Выбор устройств изменяемой и неизменяемой части.
К неизменной части относятся исполнительные органы, измерительные устройства и т.д.
Элементы неизменяемой части выбирают не только с учетом требования точности и качества процессов, но и по надежности действия, а так же по массе, габаритным размерам и по стойкости влияния агрессивной среды.
К изменяемой части системы относятся электронные усилители, микропроцессоры и различные дополнительные средства компенсации сигналов, а также устройства коррекции динамических характеристик.
3. Решение задач анализа схемы.
Рассмотрим структуру анализа.
В этом случае инженер располагает полной структурной схемой системы, что на много упрощает проектирование.
При анализе проводится расчет и построение всех характеристик системы, и проверка правильности выбора элементарной базы.
Задача синтеза сводится, в простейшем случае, к выбору типа и параметра последовательных, параллельных и последовательно-параллельных корректирующих устройств, обеспечивающих наиболее точное воспроизведение, регулируемых сигнал управления.
В результате решения в систему вводятся КУ. Они реализуются в виде РЦ фильтров или рабочих программ для микропроцессора.
4. Математическая модель корректирующего устройства.
Если результат моделирования соответствует техническому устройству, то на этом процесс проектирования заканчивается, и составляется эскизный проект системы. На основании которого выполняется техническое проектирование, и проводится испытание.