4.3 Настройка пид - регулятора

Для настройки ПИД регулятора – определения значений пропорционального, дифференциального и интегрального коэффициентов – воспользуемся встроенными средствами среды Simulink.

Подбор коэффициентов будем осуществлять с помощью блока NCD OutPort. Включим его в схему, как показано на рисунке 10.

Рис. 10 Схема, собранная для настройки ПИД регулятора

Зададим настройки блока NCD OutPort (рис. 11, 12) и ПИД регулятора PID Controller (рис. 13).

Рис. 11 Настройки блока NCD OutPort

Рис. 12 Настройки блока NCD OutPort

Рис. 13 Параметры ПИД регулятора PID Controller

В блоке NCD OutPort зададим ограничения для графика переходного процесса (рис. 14).

Блок NCD OutPort производит автоматическую коррекцию параметров Kp, Ki и Kd.

Рис. 14 Настройка границ в блоке NCD OutPort

Значения коэффициентов, полученных оптимизацией в блоке NCD OutPort:

Kp = 0.99

Ki = 2.96

Kd = 0

После корректировки переходная функция удовлетворяет техническому заданию (рис. 15).

Рис. 15 Реакция системы на единичное ступенчатое воздействие

Получены следующие характеристики:

1) Время переходного процесса – 0.479 с.

2) Установившееся значение – 1 с^-1. зачем это нужно?

3) Количество колебаний – 0.

4) Коэффициент перерегулирования – 0.

5) Статическая ошибка –0.

4.4 Определение передаточных функций разомкнутой и замкнутой системы.

Определим передаточную функцию разомкнутой системы:

W_раз = W_ус (p) ∙ W_{двигателя} (p) ∙ W_{редуктора} (p) ∙ W_{ПИД-регулятора} (p)

Определим передаточную функцию замкнутой системы:

Х арактеристическое уравнение замкнутой системы имеет вид:

= 0

= 0

исследование качественных характеристик САУ (Найквист, Боде)

нелинейность

5 ЦСАУ

Необходимо разработать ЦСАУ ногой прыгающего робота, осуществить выбор электронных компонентов, разработать алгоритм работы системы

5.1 Система управления роботом.

В общем случае структурная схема замкнутой трехканальной системы управления роботом имеет вид, приведенный на рис. 4.

Рис. 4. Структурная схема системы управления прыгающим роботом

углы, длину, моменты и силу в соответствии с используемыми обозначениями

Программное управление устройством осуществляется только в фазе разгона, исходя из значений высоты Н и длины L препятствия, которое объекту необходимо преодолеть. Указанная информация поступает в блок принятия решений, в котором определяются задающие воздействия в виде углов и поворота звеньев 1 и 2, 3 и 4 друг относительно друга и расстояние , на которое звено 3 перемещается относительно 2. В основе расчета задающих воздействий лежит решение задачи о высоте и расстоянии, пройденных телом, брошенным под углом к горизонту. Дополнительно к рассчитанным параметрам вводится некоторый коэффициент запаса, учитывающий влияние окружающей среды, в том числе неровностей и свойств поверхности, с которой осуществляется прыжок робота, метеоусловий и т.д. Задающие воздействия сравниваются с фактическими значениями данных параметров , , . На основании результатов сравнения регулятор в соответствии с принятой стратегией управления по ошибке формирует управляющие напряжения U₆, U₇, U₈, подаваемые на приводы. Полученные моменты M₁₂, M₃₄ и сила F₂₃ обеспечивают поворот и перемещение соответствующих звеньев на углы α₁₂ и α₃₄ и на расстояние l_23, что в свою очередь приводит к изменению значений обобщенных координат робота х_С, у_С и φ.