Войти на сайт

или
Регистрация

Навигация


Применение метода частотных диаграмм к исследованиям устойчивости систем с логическими алгоритмами управления

6712
знаков
0
таблиц
2
изображения

Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э. Баумана


Курсовая работа по курсу “Нелинейные САУ”

на

тему:

Применение метода частотных круговых диаграмм к исследованию устойчивости систем с логическими алгоритмами управления.


Выполнил: ст-т гр. АК4-81

Смык В.Л.

Руководитель: профессор

Хабаров В.С.


Реутов 1997 г.


Применение метода частотных круговых диаграмм к исследованию устойчивости систем с логическими алгоритмами управления.


На ранней стадии развития теории автоматического регулирования требование устойчивости работы системы было первым и обычно единственным и содержание большинства теоретических исследований сводилось к иследованию устойчивости.

“Термин “устойчивость” настолько выразителен, что он сам за себя говорит”,-отмечают в начале изложения теории устойчивости Ж. Ла Салль и С. Лефшец [1]. Это вполне справедливо, но, несмотря на это, неточности и нелогичности можно встретить как раз не в математических, а в смысловых понятиях и терминах.

Устойчивостью любого явления в обиходе называю его способность достаточно длительно и с достаточной точностью сохронять те формы своего существования, при утрате которых явление перестает быть самим сабой. Однако не только в обиходе, но и в научной терминалогии устойчивым называют не явление, а систему, в корой оно наблюдается, хотя это не оправдывает логически. Устойчивы ли физические тела - шар или куб? Такой вопрос будет иметь смысл, если речь идет о материале, из которого они сделаны. (Металлический шар

устойчив, шар из дыма нет.) Теорию управления интересует, однако, не эта прочнасная устойчивость. Подразумевается, что система управления как инженерная конструкция заведома устойчива, и в теории изучается устойчивость не самой системы, а ее состояний и функционирования. В одной и той же системе одни состояния или движения могут быть устойчивыми, а другие не устойчивыми. Более того, одно и то же жвижение может быть устойчивым относительно одной переменной и неустойцивым относительно другой - это отмечал еще А.М. Ляпунов [2]. Вращение ротора турбины устойчиво по отношению к угловой скорости и неустойчиво относительно угла поворота вала. Движение ракеты устойчиво относительно траектории и неустойчиво по отношению к неподвижной системе координат. Поэтому нужно оговаривать, устойчивость какого состояния или движения в системе и относительно каких переменных изучается. Так же есть много методов для оценки самой устойчивости. Мы рассмотрим как можно оценить устойчивость системы с логическим алгоритмом управления методом круговых диаграмм.


Рассмотрим теоретическую часть и посмотрим что из себя представляет круговой критерий. Пусть дана система

.

x=Ax+bx, s=c’x, (1)


где x и s - в общем случае векторы (и, следовательно, b и с - прямоугольные матрицы), а матрица А не имеет собственных значений на линейной оси. Предположим , что для некоторого m, Ј m Ј

система (1), дополненая соотношением x=-ms, асимптотически усойчива.

Для абсолютной экпоненциальной устойчивости системы (1) в классе М() нелинейностей x=j(s,t), удовлетворяющих условию


Ј j(s,t)/s Ј (2)

достаточно, чтобы при всех w, -Ґ0, т.е. если нелинейные характеристики лежат в 1 и 3 квадрантах, и ее внешностью, если сектор () захватывает два смежных квадранта. Если одна из границ сектора совпадает с осью абсцисс, т.е. если =0 или =0 , то область С будет полуплоскостью, а ее граница - вертикальной прямой, проходящей соответственно через -1/ или -1/. На рисунке 1 показаны границы в плоскости z для различного расположения секторов () в плоскости s, x. Там же изображены кривые W(jw), w>0 для неособого случая, расположенные так, что возможна абсолютная устойчивость. Однако только приемлимого расположения хаоактеристик W(jw) еще недостаточно для суждения об абсолютной устойчивости : кроме этого, нужно еще потребовать, чтобы линейная замкнутоя система была асимптотически устойчивой.

Круговой критерий обеспечивает также абсолютную устойчивость для системы с любым блоком, вход s и выход x которого удовлетворяют для всех t неравенству

(s-x)(x-s)і0 (7)


Рисунок 1, а.


Рассмотрим систему, приведенную на рис. 2.


А Х Y У (P) Z

(-)

G(p) g



Рисунок 2.

Здесь W(p) - оператор линейной части системы, которая может иметь в общем случае следущий вид:


W(p)=;

(8)

W(p)=;


Алгоритм регулятора имеет вид:

y=Yx,

при gx>0

Y= (9)

- при gx0

где =

- k при g0,

а гадограф mW(jw)+1 при соответствовал критерию Найквиста.

Для исследуемой системы условие (3) удобнее записать в виде

(4) и (5).

На рис. 4 приведенны возможные нелинейные характеристики из класса М() и годографы W(jw), расположенные таким образом, что согласно (4) и (5) возможна абсолютная устойчивость.

y ^


y=g ()


|x| y=g (при =0)

>

0


“а” “б”








“в” “г”


Рисунок 4.

В рассматриваемом случае (10) при


W(p)=, когда

W(p)= W(p)G(p), G(p)=p+1,

годограф W(jw) системы на рис. 5.

j

W(jw)


w=Ґ


>


=

w=0


Рисунок 5.


В случае (10) справедливы графические формы на рис. 4 в,г, т.е. исследуемая система абсолютно устойчива в смысле кругового критерия (3) или (5) при

> (14)

Интересно заметить, что достаточные условия абсолютной устойчивости по Ляпунову

а > 0 , y(t) > 0

и

a > c

для рассматриваемого случая совпадают с достаточными условиями абсолютной устойчивости, полученными для кругового критерия (14), если выполняется требование

y(t) > 0 (15)

поскольку, согласно (11) и (13) a=a=.

Докажем это, используя условия существования скользящего режима

-kЈy(t)=ck

т.е. подставим сюда вместо коэфициентов а,с, и k их выражения через

, , , тогда получим


-Јy(t)= Ј (16)

Согласно рис. 5 и условия (16) получаем:

1) при = , y(t)=0

2) при > , y(t)>0

3) при , y(t) , то можно сделать вывод, что коректор будет влиять только на высоких частотах, а на низких будет преобладать , что можно наблюдать на графиках 1.1 - 1.4. На графиках 1.5 - 1.8 можно наблюдать минемальные значения , это значит что, при этих значениях будет максимальные значения полки нечувствительности релейного элемента.

Минемальные значения полки нечуствительности можно наблюдать на графиках 1.9 - 1.12, особенно при минемальном значении .


Приложение N 1.

Программа для построения годографов на языке программирования

СИ ++.


#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include


void Godograf(float Tpr, float Ko, float Kos, int Color,

int Xc, int Yc, int x, int y, int z, int err);

void Osi(int Xc, int Yc, int kol);

int xmax, ymax;

float Kos[]={0.1,1.0},

Ko[] ={10.0,100.0},

Tpr[]={0.01,0.09,0.2,0.5};


void main(void)

{

float P_w, Q_w, w;

int driver, mode, err;

driver = DETECT;

initgraph(&driver,&mode,"");

err = graphresult();

if (err!=grOk) {cout


Информация о работе «Применение метода частотных диаграмм к исследованиям устойчивости систем с логическими алгоритмами управления»
Раздел: Разное
Количество знаков с пробелами: 6712
Количество таблиц: 0
Количество изображений: 2

Похожие работы

Скачать
15508
2
20

... некоторого m, £ m £ система (1), дополненая соотношением x=-ms, асимптотически усойчива. Для абсолютной экпоненциальной устойчивости системы (1) в классе М() нелинейностей x=j(s,t), удовлетворяющих условию  £ j(s,t)/s £ (2) достаточно, чтобы при всех w, -¥<w<+¥, выполнялось соотношение Re{[1+w)][1+W(jw)]}>0. (3)   Круговой ...

Скачать
140823
20
31

... . Целью дипломного проекта является разработка и исследование автоматической системы регулирования (АСР) асинхронного высоковольтного электропривода на базе автономного инвертора тока с трехфазным однообмоточным двигателем с детальной разработкой программы высокого уровня при различных законах управления. В ходе конкретизации из поставленной цели выделены следующие задачи. Провести анализ ...

Скачать
326231
12
0

... рисунков в формате А0-А1 со скоростью 10-30 мм/с. Фотонаборный аппарат Фотонаборный аппарат можно увидеть только в солидной полиграфической фирме. Он отличается своим высоким разрешением. Для обработки информации фотонаборный аппарат оборудуется процессором растрового изображения RIP, который функционирует как интерпретатор PostScript в растровое изображение. В отличие от лазерного принтера в ...

Скачать
185895
9
45

... .3 +810.3 Срок окупаемости Лет -- 0.242 --   Вывод Из данного расчета и проведенного анализа технико-экономических показателей делаем вывод о целесообразности внедрения «Автоматизированной системы управления компрессорной установкой». Так как в результате годовая экономия затрат от автоматизации системы составляет 3347839.05 рублей. Это достигается за счет экономии в зарплате 785925.5 ...

0 комментариев


Наверх