Модель дослідження стійкості та якості перехідних процесів слідкувальної системи (стр. 5 из 6)

Вихідними параметрами процесу є:

- дійсна частина; - уявна частина.

Процес 3. Побудова графіка.

Вхідними параметрами процесу є :

- дійсна частина; - уявна частина.

Вихідними параметрами процесу є:

- частота зрізу; - запас стійкості.

Процес 4. Визначення характеристик h(t).

Вхідними параметрами процесу є :

- частота зрізу.

Вихідними параметрами процесу є:

- час установлення; - час регулювання; - час пере регулювання.

Стійкість системи С(р) розраховується за Логарифмічним критерієм.

Процес 5. Оцінка результатів.

Вхідними параметрами процесу є :

- час установлення; - час регулювання; - час перерегулювання; - запас стійкості.

Вихідними параметрами процесу є:

- рішення.

Висновок до першого розділу:

В даному розділі було розглянуто теоретичні засади системного аналізу об‘єктів та процесів комп‘ютеризації, розкриття невизначеності в задачах взаємодії. Створено DFD діаграму для аналізу та моделювання інформаційної системи.

2. МОДЕЛЬ ДОСЛІДЖЕННЯ СТІЙКОСТІ ТА ЯКОСТІ ПЕРЕХІДНИХ ПРОЦЕСІВ СЛІДКУВАЛЬНОЇ СИСТЕМИ

2.1 Технічне завдання

Назва системи – Програмний комплекс дослідження стійкості та якості перехідних процесів слідкувальної системи». І

Призначення системи – система впроваджується в конструкторських організаціях для проектування та дослідження слідкувальної системи. J

Мета. Автоматизувати процес дослідження стійкості та якості перехідних процесів слідкувальної системи. Підвищити ефективність роботи конструкторів.

Вхідні дані. Вхідні дії(одинична, лінійна, випадкова), коефіцієнт підсилення, постійна часу двигуна, постійна часу електромашинного підсилювача, функціональне призначення, структура системи.

Технічні вимоги: апаратне та системне забезпечення: PC 486 та вище, операційна система Windows-98, 2000, NT, ХР, MatLab, програмне середовище C++ Builder.

Функціональні характеристики системи:

Система має розраховувати такі параметри:

- розрахунок перехідних процесів;

- розрахунок показників якості перехідних процесів(tp=f(K), tвст=f(K), σ=f(K), Λσ(ωзр)=f(K));

- аналіз стійкості перехідних процесів за логарифмічним критерієм;

визначення запасу стійкості;

Перелік звітних форм:

- звіт по показникам якості перехідних процесів для слідкувальної системи;

- звіт з даними про стійкість системи.

Система призначена для одноразового використання.

Результат науково-дослідної та дослідно-конструкторської роботи (НДДКР) ‑ розробка всіх видів забезпечення моделі слідкувальної системи.

Перелік науково-технічної документації, що надається після закінчення робіт:

- пояснювальна записка;

- схема функціональної структури;

- опис автоматизованих функцій;

- опис комплексу задач.

- перелік вхідних сигналів і даних;

- перелік вихідних сигналів.

- опис алгоритмів.

- опис технологічного процесу оброблення даних

- інструкції користувача.

2.2 Функціональна схема та математична модель слідкувальної системи

ССП аналогової дії складаються із таких функціонально необхідних елементів: сельсин вимірювальний пристрій, який складається з сельсин-датчика (СД) та сельсин-приймача (СП); вимірювачі кутових швидкостей (тахогенератори); перетворюючі та підсилюючі елементи (фазочутливий випрямляч та електромагнітний підсилювач); виконавчі елементи (електродвигун постійного струму). [3]

Рисунок 2.1 - Функціональна схема ССП з аналоговим управлінням

Після визначення передаточних функцій елементів ССП, складемо структурну схему силового слідку вального приводу.

На схемі(Рисунок 2.1 ) функціонально необхідні елементи описуються такими передаточними функціями:

Kсвп(P) = Kст ,

де Ксвп – коефіцієнт сельсин вимірювального пристрою;

Kфчп(P) = Kфчп ,

де Кфчп – коефіцієнт фазочутливого випрямляча;

Kемп(P) =

,

де Кемп – коефіцієнт електромагнітного підсилювача, Темп – постійна часу електромашинного підсилювача;

Kд(P) =

,

де Кд – коефіцієнт перетворення ДПС, Тд – постійна часу ДПС;

Kред(P) = Kред ,

де Кред – коефіцієнт редуктора;

Kтг(P) =

;

Рисунок 2.2 - Структурна схема ССП

Без урахування тахогенератора ССП описується передаточною функцією розімкненої системи третього порядку

Kp(P)=

,

де Kv = Kст Kфчп Kемп Kд Kред – коефіцієнт перетворення до швидкості.

Для того щоб розрахувати математичну модель ССП нам потрібно знати дані для двигуна, електромашинного підсилювача та коефіцієнт підсилення.

В якості двигуна постійного струму обираємо двигун марки МИ-31та проводимо його розрахунок для визначення необхідних нам параметрів.

Початкові дані:

Pн = 0.2 кВт – номінальна потужність

R = 1.32 Ом – опір ланцюга якоря

Uн = 60 В - напруга

nн = 1000

- швидкість обертання

J = 9.18*

кгм* - момент інерції

Iн = 4.4 A – струм якоря

Розрахунок параметрів:

1. Номінальний момент двигуна

Мн = 975*

= 975* = 0,195 кг*м

2. Постійна часу двигуна за моментом

Cм =

= = 0,0443 кг*м/А

3. Номінальна швидкість двигуна

ωн =

= = 105 рад/с

4. Швидкість холостого руху ДПС

ωхр =

= = 113 рад/с

5. Постійна двигуна проти-е.р.с.

Се =

= = 0,53 В*с/рад

6. Коефіцієнт перетворення ДПС

Kд =

= = 1,89 рад/В*с

7. Постійна часу ДПС

Тд =

= = 0,05 с

Після проведених розрахунків ми можемо скласти передаточну функцію знаючи, що

Кд = 1,89 рад/В*с – коефіцієнт перетворення ДПС

Тд = 0,05 с – постійна часу ДПС

Кемп = 2 В/мА – коефіцієнт перетворення електромашинного підсилювача

Темп = 0,015 с – постійна часу електромашинного підсилювача

Кп = 20 – коефіцієнт підсилення

Отже передаточна функція ССП (без тахогенератора) буде мати такий вигляд:

Kp(P) =

Формалізована модель дослідження стійкості та якості перехідних процесів слідкувальної системи

Формалізація приведення інформації зв’язаної з виділеними властивостями, до вибраної форми.

внутрішні впливи; зовнішні впливи.

Рисунок 2.3 - Модель підтримки прийняття рішень з оптимального керування процесами системи

Блок S1. Розрахунок характеристик двигуна

Вхідними даними є:

Номінальна потужність; - опір ланцюга якоря; - напруга; - швидкість обертання; - момент інерції; - струм якоря.

Вихідними параметрами є: - коефіцієнт перетворення ДПС; - постійна часу ДПС.

Блок S2. Розрахунок дійсної та уявної частини передаточної функції

Вхідними є: - коефіцієнт перетворення ДПС; - постійна часу ДПС; - коефіцієнт підсилення; - постійна часу електромашинного підсилювача; - коефіцієнт перетворення електромашинного підсилювача.

Вихідними параметрами є: - дійсна частина; - уявна частина.

Блок S3 визначення характеристик

Вхідними є: - дійсна частина; - уявна частина

Вихідними: - час установлення; - час регулювання; - час перерегулювання.

2.3 Розробка алгоритмів визначення стійкості та якості перехідних процесів слідку вальної системи

Алгоритм – система правил виконання обчислювального процесу, що обов'язково приводить до розв'язання певного класу задач після скінченого числа операцій.

Рисунок 2.4 - Алгоритм роботи програми

На основі математичного опису перехідних процесів в промислових верстатах розроблено алгоритм для дослідження перехідних процесів.

1 – блок введення даних;

2 – перевіряється значення коефіцієнта підсилення;

3 – перевіряється значення постійної часу електромашинного підсилювача;

4 – перевіряється значення постійної часу ДПС;

5 – виконується розрахунок ЛАЧХ і ЛФЧХ;

6 – вивід на графік отриманих результатів ;