Domashnee_zadanie_IU_6_8_9 (1043787)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

по дисциплине "Основы теории управления"

“ Динамический расчет системы автоматического управления

накопителя на оптических дисках (CD ROM ) ”

Введение.

Домашнее задание ставит своими основными целями освоение студентами теоретических и методологических основ динамического проектирования систем автоматического регулирования, а также приобретение навыков практического применения этих основ для решения прикладных задач динамического расчета цифровых автоматических регуляторов и систем.

Домашнее задание выполняется на 5-м семестре и состоит из двух частей.

Первая часть домашнего задания связана с решением основных задач динамического проектирования автоматических систем как линейных непрерывных динамических систем, а именно:

- формирование концептуальной, функциональной схемы проектируемой системы автоматического управления;

- формирование математических моделей проектируемой системы управления;

- преобразование математических моделей системы и приведение их к различным каноническим формам;

- выполнение статического и динамического расчета проектируемой автоматической системы, синтез структуры и параметров закона регулирования;

- синтез динамической коррекции контуров управления;

- решение задачи анализа устойчивости, статической точности и динамического качества.

Вторая часть домашнего задания связана с исследованием и оценкой влияния присущих реальным функциональным элементам нелинейностей их моделей на динамические свойства и характеристики точности спроектированной системы, а также с решением проблем цифровой реализации синтезированных алгоритмов управления и динамической коррекции, а именно:

- исследование автоколебательных режимов в контурах системы с учетом нелинейностей статических характеристик отдельных функциональных элементов методом гармонического баланса;

- обоснование и выбор такта дискретизации информационных сигналов в системе управления с цифровым контроллером;

- формирование структуры и параметров цифровых фильтров, реализующих алгоритмы управления и динамической коррекции;

- исследование влияния дискретизации процессов по времени на динамические свойства системы;

- определение прямых и косвенных показателей динамического качества спроектированной системы с учетом цифровой реализации алгоритмов управления;

- получение оценок показателей статической точности и динамического качества спроектированной системы с учетом действующих на систему внешних управляющих и возмущающих воздействий.

Вариант Домашнего задания определяется порядковым номером студента в списке группы.

Вариант Домашнего задания определяет:

- тип автоматической системы, которая должна быть спроектирована и исследована в процессе выполнения Домашнего задания;

- параметры математических моделей функциональных элементов системы;

- требования к показателям статической точности и динамического качества проектируемой автоматической системы.

В
Домашнем задании рассматривается система управления приводом накопителя на оптических дисках. Блок схема этой системы управления представлена на рисунке 1.

Рис. 1 Функциональная блок-схема системы управления приводом

накопителя на оптических дисках.

Автоматический привод CD-ROM работает следующим образом. Система управления является многоканальной и состоит из нескольких контуров управления:

- контура автоматического позиционирования оптической головки;

- контура управления скоростью вращения шпинделя (оптического диска);

- контура системы автотрекинга.

Контур автоматического позиционирования оптической головки (ОГ) состоит из:

- привода ОГ на основе двигателя постоянного тока или “шагового” двигателя;

- редуктора, обеспечивающего преобразование вращательного движения ротора двигателя в линейное, поступательное движение узла ОГ;

- цифрового датчика положения ОГ;

- цифро-аналогового преобразователя (ЦАП);

- усилителя мощности напряжения постоянного тока;

- цифрового контроллера, реализующего алгоритмы обработки информации.

Контур автоматического управления и стабилизации угловой скорости вращения шпинделя оптического диска включает:

- привод шпинделя на основе двигателя постоянного тока;

- цифровой датчик угловой скорости вращения шпинделя (таходатчик);

- цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП);

- усилитель мощности напряжения постоянного тока;

- цифровой контроллер, реализующего алгоритмы обработки информации.

Система автотрекинга представляет собой контур адаптации канала автоматического позиционирования ОГ. Этот контур формирует дополнительный, аддитивный сигнал на вход системы позиционирования, обеспечивая автоматическое “отслеживание” информационных дорожек оптического диска.

Формирование системой автотрекинга аддитивного сигнала осуществляется так, чтобы амплитуды электрических импульсных сигналов, считываемых с информационных дорожек оптического диска, достигали своего максимального значения.

Необходимое положение ОГ определяется кодом начального адреса информационного блока N^*, поступающим на вход контроллера канала автоматического позиционирования ОГ из системы управления высшего иерархического уровня (операционной системы). Электромеханический модуль системы автоматического позиционирования ОГ состоит из двигателя и редуктора.

Вращающий момент от двигателя передается на каретку, несущую излучающую лазерную головку на основе арсенид-галлиевого светодиода, оптической системы и фотоприемника.

Система позиционирования перемещает ОГ вдоль радиуса в требуемое линейное положение, а система управления скоростью вращения шпинделя, на валу которого закреплен оптический диск, регулирует угловую скорость вращения шпинделя так, чтобы относительная линейная скорость между ОГ и поверхностью оптического диска была близка к постоянной.

В режиме считывания информации, при обнаружении начала информационного блока, система автотрекинга обеспечивает слежение линейным положением лазерной ОГ координат информационной дорожки, а контур управления угловой скоростью изменяет скорость вращения оптического диска, поддерживая постоянной линейную скорость движения считывающего луча по дорожке.

Функциональные схемы перечисленных выше типов автоматических систем, математические модели их отдельных функциональных элементов приведены ниже. Варианты заданий приведены в Таблице 1 (Файл IU6_DZ_TAB).

Тип системы “А”

“Система автоматического позиционирования оптической головки”

Тип системы “B”

“Система автоматического регулирования скорости вращения оптического диска”

Математическое описание функциональных элементов

автоматических систем.

Математическая модель цифрового датчика положения ОГ:

где: - цифровой код на выходе датчика положения [дв.ед.]

- коэффициент передачи цифрового датчика положения [дв ед/мм];

- фактическое значение координаты ОГ [мм];

- максимальное значение координаты [мм];

- разрядность цифрового датчика положения;

Математическая модель цифрового таходатчика:

где: - код на выходе цифрового таходатчика [дв.ед.];

- коэффициент передачи цифрового таходатчика [ед./(1/с)];

- коэффициент передачи цифрового таходатчика [дв ед/(1/с)];

- угловая скорость вращения ротора таходатчика [рад/с];

Математическая модель цифрового контроллера:

Разностное уравнение цифрового регулятора в операторной форме;

где: - код ошибки регулирования [дв ед];

- для системы “A” ;

- для системы “B” ;

- код регулирующего воздействия [дв ед];

- код задающего воздействия [дв ед];

- разностные операторы ;

Математическая модель цифро-аналогового преобразователя (ЦАП):

где: - напряжение на выходе ЦАП [В];

- коэфф-ент передачи ЦАП [В/ед];

- код регулирующего воздействия [дв ед];

- максимальное напряжение на выходе ЦАП [В];

- число двоичных разрядов ЦАП [ед];

Математическая модель предварительного усилителя:

где: - напряжение на выходе усилителя [В];

- коэффициент усиления усилителя [ед];

М атематическая модель усилителя мощности:

;

; = 12 В ;

где: T_УМ – постоянная времени усилителя мощности [c]

- напряжение на выходе усилителя мощности [В];

- коэффициент усиления усилителя мощности [ед];

Математическая модель двигателя:

;

гдe: - электромеханическая постоянная времени двигателя [c];

- коэффициент передачи двигателя [paд/c B];

- угловая скорость вращения двигателя [paд/c];

- мгновенное значение угла поворота ротора двигателя [paд];

М атематическая модель редуктора:

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов вопросов/заданий