Лекция №39.1. Основы проектирования следящих систем (1242161)

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

Текст из файла

Основы проектирования следящих системТребования к устойчивости и качеству переходныхпроцессов систем стабилизацииХарактеристикаЗначениеЗапасы устойчивости: по амплитуде:L  6 Дб30o    60o по фазе:Перерегулированиеσ =10%Быстродействиеt1 ср  1 c.Статическая ошибкас  0A( )  P 2 ( )  Q 2 ( ) ( )  arctg- амплитудно-частотная характеристика,Q ( )- фазовая частотная характеристика.P ( )Ф( j )  A( )e j ( ) , а lg Ф( j )  lg A( )  j ( )Lm( )  20 lg A( )  20 lgAВЫХ ( )AВХ ( )УстойчивостьРазомкнутая ЛАФЧХ следящей системы:Наклонлогарифмическойамплитудно-фазочастотнойхарактеристики в области частоты среза желательно иметь -20дБ/дек:dLmср = -20.dЧто следует из анализа связи между разомкнутой и замкнутойчастотнымихарактеристиками:Еслипредставитьчастотныехарактеристики в виде:j (  )W ( j )  А( )e j ( ) и Ф( j )  Aз ( )e зФ ( j ) W ( j ), то можно в аналитическом виде получить связь1  W ( j )между разомкнутой и замкнутой частотными характеристиками:Аз ( ) А( )А2 ( )  2 А( ) cos  ( )  1 з ( )  arctgПоэтим- амплитудночастотныеsin  ( )- фазочастотные характеристики.A( )  cos  ( )формуламсоздананомограммазамыканияилиномограмма Н.Никольса, которая позволяет по разомкнутымамплитуднофазочастотным характеристикам получить замкнутые иоценить требуемые запасы устойчивости.Есливспомнитьхарактеристикойоисвязимеждупереходнымизамкнутойпроцессамичастотнойсистемы,токоэффициентом колебательности, характеризующим резонансныесвойствазамкнутойсистемы,называетсямаксимумамплитудночастотной характеристики замкнутой системы наопределенной частоте Ф ( j ) мах  М мах ( ) или LR  20 lg M max .Замкнутая ЛАФЧХ следящей системы:Таблица 1№M АвыхАвхlgАвыхАвхLR  20 lg АвыхАвх1.1,0002.1,10,04140,733.1.20,0791,594.1,30,1142,285.1,40,1462,926.1,50,1763,527.1,60,2044,098.1,70,234,619.1,80,2555,10510.1.90,2795,57511.2,00,3026,02[дб]БыстродействиеСледует помнить, что ширина полосы пропускания замкнутойЛАФЧХ следящей системы обратно пропорциональна временипервого срабатывания переходного процесса системы:пп 1t1ср .ТочностьВ частотной области, точность системы оценивается почастотной характеристике ошибки, которая определяется какразница между входным и выходным сигналом. ( p)E ( p)W ( p)1E ( p) S ( p)Ф(p)1Ф(р)1или .1  W ( p) 1  W ( p)E ( p) E ( p)Логарифмическая амплитудно-фазочастотная характеристикаошибкиДо частоты среза логарифмическая амплитудно-фазочастотнаяхарактеристика ошибки зеркально отражает относительно осичастот разомкнутую амплитудно-фазочастотную характеристикусистемы.

Поэтому чем выше коэффициент усиления разомкнутойсистемы,чемвышенаклонразомкнутойамплитудно-фазочастотной характеристики, тем лучше ее точность. Но тембольшие проблемы с обеспечением ее устойчивости.Сцельюповышенияточностиработысистемыприодинаковом значении ширины полосы пропускания может бытьпримененодвойноепоследовательноеинтегрирующеекорректирующее устройство T p 1 Wкор ( p )   1Tp1 22Логарифмические частотные характеристики двойногоинтегрирующего контураПовышение устойчивости системы последовательно включеннымдвойным интегрирующим контуромМетоды повышения порядка астатизмаМетод В.А.Боднера (ПИ-регулятор)Повышение порядка астатизма охватом прямой параллельнойжесткой связью каждое дополнительное интегрирующее звеноW2 ( p ) k2Tp  1Tp  1k3k k ППС  k 2, где T  ППС W ( p)  k1k 2ppp p(TM p  1)k2Интегральная обратная связьWO ( р)  kO WOC ( р ) Ф( p ) ОхватпрямойkИk kW ( p)  И Opp1W0Kр1где K ,T.k И kO1  W0Woc Tp  1kИцепиинтегральнойобратнойсвязьюдифференцированию в прямой цепи, но без его недостатков.эквивалентенВыбор ширины полосы пропускания рп  (2  3)су  (2  3) ЛАгде:  ЛА - собственная частота объекта управления;су - собственная частота контура управления; рп - собственная частота рулевого привода;Для маневренного самолета: ЛА  1,5  2 Гц , су  3 Гц ,  рп  5  6 Гц ,Собственная частота первого тона изгибных колебаний фюзеляжа упр  10  12 ГцФазовое запаздывание рулевого привода при линейном1Т рп входном сигнале:,   arctg Tрп рпотсюда на частоте1Гц:  arctg Tрп  arctg 6,28  0,04  150  200Подъем амплитудночастотной характеристики не долженпревышать 1,5 дБ, чтобы не получить колебательный переходнойпроцесс, т.к.

20 lgАвых 1,5Авхи Авых  1,2 Авх , т.е. перегулированиеамплитуды выходного сигнала не должно превышать 20%.Требования к амплитуднофазочастотной характеристикерулевого привода при линейных входных сигналахТребования к амплитудно-фазочастотным характеристикамрулевого привода при нелинейных входных сигналахСтруктурная схема контура управленияТКСзадГPвхWл(р)XрWцу(A,)Wy(р)КУзадФрп(A,)сткпдWс-та(р)КУтекUдБnyWоc(p)nxФку(А,)КСтекдпдКУтек(, Vy, H)Wс-та(р)(z, , ny)СТАТИЧЕСКИЙ ЗАКОН УПРАВЛЕНИЯСтруктурная схема закона управленияXp стКх---ФпрК z(Т zр+1)zТ02р2+2 0Т0р+1Т1р+1V ny57,3g(Т zр+1)рzТ2р+11KnТ3р+11KТ4р+1Статические характеристики управляемости:1  mz0 mzCy G / SG / S K балКх  mzmzqC y q 1  mzCy  mz z /  G / SG / S nХ KKnKx mzqC y q 1  mzCy  mz z /  qX бал  X X z  Kx mz C y  K nC yG/S K 1  mzCy  mz z /  G / SG/S  V K n  K  Kx mzqC y q  57,3 gG/SC y qСтруктурная схема с учетом «идеальной модели»КхXp-Фпр nyтекКny ст(Т02р2+2 0Т0р+1)Т1р+1К (Тм2р2+2 мТмр+1)Тр+1Параметры «идеальной модели»: zTz g / Vp 2   z g / Vp  Kр57,3g z (Tz p  1)KWос Tp  1V (Тр  1)Tp  1где:K  K n  K z 57,3 gTz(G / S ), TM C y qKV, M 1  z 57,3g2 KVTzСтруктурная схема, приведенная к единичнойобратной связиXpКх nyзад1-2 2КФпрТм р +2 мТмр+1 стК Кny(Тм2р2+2 мТмр+1)(Тр+1)(Т02р2+2 0Т0р+1) nyтекВыбор параметров закона управления:M 2V  0,2n y  0,2 Y и  М =0,50,7g mzCy  mz z /  G / SК   mqz n G / S2 М КVК  z mzqg 57,3Мnnс таnK X MAX(m zCy  mz z /  ) G / SG/S 1[KK]nqmzC y q 12K X MIN(mzCy  mz z /  ) G / SG / S n у ДОП[KK]nqmzC y q X PMAX nyтекЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИЛогарифмические амплитуднофазочастотные характеристикиразомкнутого статического контура управления при вариациизапаса устойчивости ( M z ).Логарифмические амплитуднофазочастотные характеристикизамкнутого статического контура управления при вариации запасаустойчивости ( M z ).Переходные процессы по перегрузкепри изменении запаса устойчивостиНедостатками статических законов управления являются:- наличиестатическойошибкипривоздействиивозмущающих моментов;- зависимость статических характеристик управляемости отаэродинамических параметров и, как следствие, изменениеих при изменении запаса устойчивости;- принципиальнаяневозможностьустранениянеустойчивости по скорости без применения специальныхмер, т.к.фугоидные неустойчивые корни могут бытьсделаны малыми по модулю, чтобы полет в трансзвукойобласти режимов не вызывал замечаний летчика, однако врамках статической системы они остаются неустойчивыми;- необходимость организации специальныхконтуровуправленияилидополнительныхустройствдляограничения предельных режимов.АСТАТИЧЕСКИЙ ЗАКОН УПРАВЛЕНИЯСТ1 р [ K X X P ( p )  K n n y ( p )]   z zФ ( p )  K1n yФ ( p ) при K n n y  K  и K1n yф  K 2 ф 1 [ K X ( p )  K  ( p)]    ( p)  K  ( p )при K n n y  K  и K1n yф  K 2 фz zФ2 Ф p X PСтруктурная схема закона управленияXTpKИpФРП ( A,  ) СТWсI та ( p)KWФУК ( p )K1W1( p)K2W 2 ( p)ZWсIIта ( p)WсIIIта ( p)n yKKnСтатические характеристики управляемости:Х БАЛ  Хn KnKXилиKn Cy qX KX G / SХz К ГПКХХn илиK G / SK X C y qХ  ККХKn VK G/ S Vили Xz     KX g57,3KX Cy q g57,3Структурная схема с учетом «идеальной модели»XpКх-ФпрКny ст(Т02р2+2 0Т0р+1)Кn(К ) (Тм2р2+2 мТмр+1)р nyтекПараметры «идеальной модели»:Wос TM  zTz g / Vp 2   z g / Vp  K1 ( К 2 ) р  К n ( К )p яTz 57,3gVK n ( K ); M K1 ( K 2 )   z 57,3g / V2TM K n ( K )Структурная схема, приведенная к единичнойобратной связиXp1 nyзадТм р +2 мТмр+1  зад)КхКn2 2-Фпр стКn Кny(К К )(Тм2р2+2 мТмр+1)  nyтекр(Т02р2+2 0Т0р+1) nyтек   тек)(К Выбор параметров закона управления:V  M  0,2n y  0,2 Y и  М =0,50,7g2 K n Mg 57,3K nV zK1 z 2 ;VM57,3 gTz M2K2 Kn K G / S 2 K  Mg 57,3 zCy qVMK X X P max  СТ max;n удопn удопK X X P max ДОП СТ max ДОПK X X P   K n n y;K X X P   K   тек)Разомкнутые частотные характеристики и переходныепроцессы астатического закона управления при запасеустойчивости m =+0,05CyzПереходные процессы по перегрузкепри изменении запаса устойчивостиВариации разомкнутых и замкнутых частотныххарактеристик астатического закона управления приуменьшении коэффициента усиленияПотеря устойчивости контуром управления при LR =6дБЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИЛогарифмические амплитуднофазочастотные характеристикиразомкнутого статического контура управления при вариациизапаса устойчивости ( M z ).Логарифмические амплитуднофазочастотные характеристикизамкнутого статического контура управления при вариации запасаустойчивости ( M z ).Переходные процессы по перегрузкепри вариации запаса устойчивостипри изменении уровня ограничения нормальнойперегрузкиФильтры упругих колебаний конструкцииАмплитуднофазочастотная характеристика ФУКпродольного канала СДУ-915FUK1 (0,02p) 2  2  0,1  0,02p  11(0,02p) 2  2  0,6  0,02p  1 (0,012p) 2  2  0,6  0,012p  1FUK 2 (0,0145p) 2  2  0,1 0,0145p  11(0,0145p) 2  2  0,6  0,0145p  1 (0,024p) 2  2  0,6  0,024p  1Идеальная замкнутая амплитуднофазочастотная характеристикарулевого привода с точки зрения фильтрующих свойств.Особенности цифровой реализацииКвантование сигнала по времениЗапаздывание, обусловленное квантованием по времени: ( )  57,3     57,3  6,28  0,0125 1,5  6,75где:   2f – текущая частота, на которой определяетсязапаздывание;1f КВ–времязапаздывания,обратнопропорциональное частоте квантования. ( )  arctg T  arctg 6,28  0,01  3,59  6,75 о  10,34 оНа частоте 3Гц запаздывание составляет: ( )  57,3     57,3  6,28  0,0125  3,0 1,5  20,25 ( )  arctg T  arctg 6,28  3  0,01  10,66  20,25о  31оУДСИКВСВСДАП-3БАСКГамма3 МВСУС1к левУС1к правОУИБДУФСКОУКОУОУОУ1 МВСКОУОУОУОУОУИБДUвхУФСКОУКОУОУОУ2 МВСУДСИКВСВСДАП-3ГаммаКОУОУОУОУОУ5 МВСУС2к левУС2к правККОУОУОУОУ4 МВСОУИБДУФСКОУКОУОУОУ6 МВСИБДУФСКОУКОУОУОУ7 МВСК.ЭК.ЭК.ЭК.ЭК.ЭРсК.ЭК.ЭРдинОУПОКК.ЭК.ЭМтАрхитектура развитой многопроцессорной цифровойсистемы управленияЧастотные характеристики нелинейного рулевогоприводаОсновные нелинейности скоростной характеристики рулевогоприводаХРWУ (р )UВХСТФ Р П ( А, )WС ТА ( р)UВЫХUОСWОС( р)Обобщенная структурная схема контура управления современногоманевренного самолетаЗамкнутые амплитудно-фазочастотные характеристикиэлектрогидравлического рулевого привода при учете«ограничения по скорости» ( А1  0,50 ,А2  10 , А3  20 , А4  50 , А5  100 )При гармоническом законе отклонения рулевой поверхности: ст  A sin t ст  A cos t , т.е.2 ст   A sin t ст   A 3 cos tстAт.е.

при известном ограничении скорости отклонения рулевойповерхности (  ст ) и амплитуде входного сигнала ( А ) известначастота, при которой начинаются амплитудные и фазовыеискажения, обусловленные нелинейностью.Замкнутые амплитудно-фазочастотные характеристикиэлектрогидравлического рулевого привода при учете«зоны нечувствительности» ( А1  20 ,А2  10 , А3  0,50 , А4  0,20 , А5  0,10 ).

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций