Статья

Название статьи ОБ УПРАВЛЕНИИ УГЛОВЫМ ОТКЛОНЕНИЕМ РАМОК ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПОСРЕДСТВОМ ПД-РЕГУЛЯТОРА
Автор А.В. Ярцев
Рубрика РАЗДЕЛ III. АВТОМАТИКА И УПРАВЛЕНИЕ
Месяц, год 04, 2015
Индекс УДК 004.942
DOI
Аннотация Рассматривается синтез математической модели устройства управления элементами электромеханической системы (гиростабилизированной платформы) по двум осям углового отклонения при помощи современного ПО. Предлагается использовать регулятор ПД-типа, который даёт необходимое качество управления как на модели, так и на реальном устройстве. Учтено влияние нелинейностей в наблюдаемой системе, которые были описаны по итогам идентификации посредством модели Гаммерштейна-Винера и относятся к блоку усиления управляющего сигнала. Поскольку система рассматривается отдельно от внешних устройств, все расчеты происходят в системе координат, связанной с самой платформой. Ввиду того, что в старых моделях исследуемой системы использовалось чисто аналоговое управление, данная разработка является перспективным и новым решением. Результаты синтеза регулятора проверены на адекватность в ходе полунатурного моделирования замкнутой системы управления. Математическая модель, рассматриваемая в работе, была создана с применением Matlab 2014 в среде Simulink, полунатурное моделирование осуществлялось при помощи системы NI LabVIEW и управляющего блока NI cRIO. Проведено сравнение характеристик системы по обеим осям движения для регуляторов в непрерывной и в дискретной форме. Экспериментальное исследование показало, что управляющее устройство ПД-типа способно обеспечить точный и достаточно быстрый контроль перемещения рамок системы: перерегулирование в системе не более 0,5 градуса и длительность переходного процесса менее 100 мс для всех рассмотренных вариантов управления, колебания практически отсутствуют. Влияние нелинейностей успешно сведено к минимуму. В будущем предполагается разработать электронный модуль управления достаточно малых габаритов и массы, сравнимых с размерами и массой объекта управления.

Скачать в PDF

Ключевые слова ПД-регуляторы; моментный двигатель; теория управления; датчик угла; цифровое управление; полунатурное моделирование.
Библиографический список 1. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического управления. – СПб.: Профессия, 2003. – 752 с.
2. Гайдук А.Р. Непрерывные и дискретные динамические системы. – М.: Учебно-методический и издательский центр «Учебная литература», 2004. – 252 с.
3. Гайдук А.Р., Гуренко Б.В., Плаксиенко Е.А. К синтезу систем управления с частично заданной структурой по желаемым показателям качества // Научный вестник НГТУ. – 2014. – № 2 (55). – С. 19-29.
4. Ad Damen. Modern Control Theory. Measurement and Control Group, Department of Electrical Engineering, Eindhoven University of Technology, 2002.
5. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. – М.: Наука, 1974. – 832 с.
6. Daniel Alpay, Israel Gohberg. The State-Space Method Generalizations and Applications. Birkhдuser Verlag, 2006.
7. Семенов А.В., Гайдук А.Р., Семенова А.В., Геложе Ю.А. Процедура автоматизированного синтеза цифровых управляющих систем // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2014. – № 4 (153). – C. 150-157.
8. Филипс Ч., Харбор Р. Системы управления с обратной связью. – М.: Лаборатория базовых знаний, 2001. – 616 c.
9. John J. d’Azzo, Constantine H. Houpis, Stuart N. Sheldon. Linear control system analysis and design with Matlab. Marcel Dekker, Inc. NY, USA, 2003.
10. Матвеев В.В., Распопов В.Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем / Под общ. ред. д.т.н. В.Я. Распопова. – СПб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн» ЦНИИ «Электроприбор», 2009. – 280 с.
11. Петров Б.И., Полковников В.А., Рабинович Л.В. и др. Динамика следящих приводов: Учеб. пособие для втузов / Под ред. Л.В. Рабиновича. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1982. – 496 с.
12. Капралов С., Матвеев В., Майоров В., Павлов Д., Смуров А. Моментный электропривод для прецизионных следящих систем // Современная электроника. – 2008. – № 5.
13. Электрические машины систем автоматики: методические указания. Сост. В.Д. Сергеев, С.М. Проскуренко. – Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2005.
14. Дейч А.М. Методы идентификации динамических объектов. – М.: Энергия, 1979. – 240 с.
15. Matlab System Identification Toolbox. Создание линейных и нелинейных моделей динамических систем по измеренным данным на входе и выходе. Руководство по применению, MathWorks. http://www.mathworks.com/products/datasheets/pdf/system-identification-toolbox.pdf.
16. Методы классической и современной теории автоматического управления: Учебник в 3-х т. / Под общ. ред. К.А. Пупкова. Т. 2: Синтез регуляторов и теория оптимизации систем автоматического управления / Под ред. Н.Д. Егупова. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. – 736 с.
17. Shlomo Engelberg. A Mathematical Introduction to Control Theory. (Series in Electrical and Computer Engineering, vol.2) Imperial College Press, 2005.
18. Гайдук А.Р. Синтез систем автоматического управления по передаточным функциям // Автоматика и телемеханика. – 1980. – № 1. – С. 11.
19. Дьяконов В.П. Matlab и Simulink для радиоинженеров. – М.: ДМК Пресс, 2011. – 976 c.
20. Гультяев А.К. Matlab 5.2. Имитационное моделирование в среде Windows: Учебное пособие. – М.: Наука, 1990. – 285 c.
21. Чен К., Джиблин П., Ирвинг А. MATLAB в математических исследованиях. – М.: Мир, 2001. – 346 с.
22. Полунатурное моделирование. Большая Энциклопедия нефти и газа. http://www.ngpedia.ru/id159065p1.html (дата обращения 3.04.2015).
23. Гостев В.И. Системы управления с цифровыми регуляторами. Справочник. – Киев: Техника, 1990. – 280 c.
24. Gene F.Franklin, J.David Powell, Michael L. Workman. Digital Control of Dynamic Systems. Addison-Wesley, 1997.
25. Ioan D.Landau, Gianluca Zito. Digital Control Systems. Design, identification and implementation. Springer-Verlag, 2006.

Comments are closed.