книги / Системы управления электромеханическими исполнительными механизмами

12.Казанцев В.П. Методологические аспекты синтеза регуляторов класса «вход – выход» цифровых систем управления // Информационные управляющие системы: сб. науч. тр. / Перм.

гос. техн. ун-т. – Пермь, 2006. – С. 285–296.

13.Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. – Л.: Энергоиздат, 1982. – 392 с.

14.Борцов Ю.А., Поляхов Н.Д., Путов В.В. Электромеханические системы с адаптивным и модальным управлением – Л.: Энергоатомиздат, 1984. – 216 с.

15.ГОСТ 14691-69. Устройства исполнительные для систем автоматического регулирования. Термины. Дата введения: 01.01.1970. Дата актуализации: 05.05.2017. Статус: действующий

[Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://standartgost.ru/g/ (дата обращения: 23.04.18).

16.ГОСТ Р 52720-2007. Арматура трубопроводная. Термины

иопределения. Дата введения: 01.01.2008. Статус: действующий [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://gostpdf.ru/gost- 52720-2007 (дата обращения: 23.04.18).

17.ГОСТ 34.601-90 ЕСКД. Автоматизированные системы. Стадии создания. Дата введения: 01.01.1992. Статус: действующий [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://wiki- numbers.ru/gost_pdf/gost-34_601-90 (дата обращения: 23.04.18).

18.ГОСТ 34.003-90 Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Термины и определения. Дата введения: 01.01.1992. Дата актуализации: 05.05.17. Статус: действующий [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://standartgost.ru/g/ГОСТ_34.003-90 (датаобращения: 23.04.18).

81

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Описание интерфейса программного продукта «Исследование САУ»

(обязательное)

Программа «Исследование САУ» написана в интегрированной среде программирования Delphi и является полноценным 32-битным приложением Windows, что обеспечивает отличное быстродействие и удобство общения с ней пользователя. Любой пользователь, немного знакомый с интерфейсом Windows, без труда сможетосвоитьобщениесданнойпрограммой.

Запуск программы осуществляется стандартным образом через меню «Пуск» или двойным щелчком указателя мыши на ярлыке приложения. После запуска программы в левой верхней части экрана появляется панель управления программой с двумя вкладками «Синтез» и «Анализ» (рис. А1).

Рис. А1. Панель управления «Синтез»

На вкладках размещены управляющие кнопки. Действие, выполняемое при нажатии той или иной кнопки, не подписано непосредственно на кнопке, а обозначено цветной иконкой. Это позволяет существенно экономить место на экране, а наличие подсказки при наведении указателем мыши на кнопку позволяет пользователю понять и быстро запомнить назначение каждой из них.

Рассмотрим описание кнопок панели управления «Синтез» слева направо (см. рис. А1).

Кнопка «Открыть» (рис. А2) выводит на экран стандартное диалоговое окно открытия сохраненного на диске файла.

Кнопка «Сохранить» (рис. А3) выводит на экран стандартное диалоговое окно сохранения файла на диске.

82

Рис. А2. Открытие файла

Рис. А3. Сохранение файла

Кнопка «Использовать результаты последнего входа в программу АНАЛИЗ» предназначена для ввода данных из процедуры «Анализ».

Кнопка «Новый расчет» используется непосредственно для запуска процедуры синтеза. Программа просит пользователя последовательно ввести необходимые для синтеза данные. Примечательно, что программа оптимизирована на наиболее удобный ввод пользователем матриц. Матрицы при вводе представляются в естественном виде (рис. А4).

Текущий элемент матрицы выделяется желтым цветом. Он также показывается в левом верхнем углу крупным шрифтом,

83

например А[1, 1] = 0. Для перехода к другому элементу матрицы необходимо нажать клавишу «Enter», что наиболее удобно, либо клавишу «Tab». Для окончания ввода матрицы необходимо нажать кнопку «ОК». Если вы отказались от ввода матрицы – нажмите клавишу «Cancel». При этом все изменения, внесенные в матрицу, не будут сохранены, и программа прекратит дальнейший расчет. Рассчитанные в результате работы программы матрицы выводятся на экран в нормальном виде (рис. А5). При этом значения элементов матрицы выводятся не в экспоненциальном, а в наиболее привычном для человеческого глаза десятичном формате. Количество значащих цифр ограничено четырьмя. Незначащие нули не выводятся. Если значение какого-либо элемента матрицы не видно полностью, необходимо выбрать его мышью и просмотреть содержимое, используя клавиши управления курсором. При нажатии на кнопку «ОК» окно вывода матрицы закроется, выполнение программы продолжится.

Рис. А4. Ввод матрицы

Рис. А5. Вывод матрицы

84

Кнопка «Анализ синтезированной САУ» позволяет перей-

ти к соответствующей процедуре. При этом размерности матриц, время Т0, сами матрицы А, В, С, А0, В0, С0, D0 передаются из процедуры «Синтез» в процедуру «Анализ». На экран сразу выдается расширенная матрица состояния D объекта управления (рис. А6) и запускается процедура «Анализ».

Рис. А6. Расширенная матрица состояния D объекта управления

6. Кнопка «О программе» выводит на экран информационное окно, в котором сообщается назначение программы, авторы, версия и год создания.

На этом описание управляющих кнопок панели управления «Синтез» закончено. Ниже дано описание кнопок панели «Анализ» (рис. А7).

Рис. А7. Панель управления «Анализ»

Кнопка «Открыть» выводит на экран стандартное диалоговое окно открытия сохраненного на диске файла и считывает данные предыдущего этапа синтеза системы (см. рис. А2).

Кнопка «Сохранить» выводит на экран стандартное диалоговое окно сохранения на диске файла и записывает в него данные синтеза (см. рис. А3).

85

Кнопка «Использовать результаты последнего входа в программу Синтез» предназначена для ввода данных из процедуры «Синтез».

Кнопка «Новый расчет» используется непосредственно для запуска процедуры анализа. Программа просит пользователя последовательно ввести необходимые для анализа данные. Ввод и отображение введенных матриц представлен на рис. А4, А5.

Назначение кнопок «Новые параметры объекта управления», «Новые параметры устройства управления», «Новые параметры устройства управления», «Новые задающие воздействия САУ», «Новые возмущающие воздействия САУ» понятно из названия. Механизм ввода аналогичен рассмотренному ранее.

Кнопка «Расчет переходных процессов в САУ» используется для запуска расчета. При этом программа попросит ввести необходимыедляпостроениятаблицыиграфиковданные(рис. А8).

Рис. А8. Ввод данных для расчета переходного процесса

Примечание. Значения, приведенные на рисунке, могут не соответствовать требованиям конкретной задачи и, скорее всего, потребуют коррекции. Например, для быстродействующих САУ интервал печати (расчета) надо уменьшить до величины 0,0001 с, а время расчета задать в зависимости от реального времени пере-

86

ходного процесса. Полученные в результате расчета данные выводятся в виде таблицы и графиков в соответствии с формой визуализации, представленной на рис. А9.

.

Рис. А9. Результаты расчета переходных процессов в САУ

87

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Последовательность работы с компьютерной программой «Исследование САУ»

(обязательное)

Программный продукт «Исследование САУ» позволяет последовательно выполнить две процедуры исследования финитных САУ: синтез с использованием методики синтеза, изложенной в п. 3.5, и анализ синтезированной САУ при типовых ступенчатых аддитивных задающих и возмущающих воздействиях. В качестве исследуемых финитных систем управления рассматриваются СУИМ переменной скорости или, иными словами, СУЭП. В дальнейшем предлагается оперировать обобщенным понятием «САУ».

1. Синтез САУ

Проводится с применением компьютерной программы «Исследование САУ» при нажатии указателем мыши вкладки «Синтез» и кнопки «Новый расчет». Результатом синтеза являются искомые матрицы цифрового регулятора состояния, параметры (коэффициенты) которого требуется выписать или скопировать и отразить в пояснительной записке.

Порядок «n» ОУ определяется порядком модели ЭМОУ (от двух до четырех в зависимости от заданной структуры, см. рис. 3.1, 3.2). Размерности векторов управления и возмущения для всех вариантов следует принять равными единице, поскольку рассматриваются одномерные (скалярные) ЭМСУ с одним доминирующим возмущающим воздействием в виде момента нагрузки на валу электропривода. Дискретность управления (значение такта дискретного управления) СУЭП берется из последнего столбца таблицы параметров для заданного варианта (см. табл. 3.1).

88

1.1. Синтез свободного движения

После ввода численных параметров матриц А (состояния), B (управления) и C (возмущения) последует вывод на экран промежуточных результатов расчетов и требования ввода дополнительныхданных. Нижеданыконкретныерекомендациивэтойчасти:

Значения компонент вектора строки W (от двух до четырех компонент) в зависимости от порядка «n» ЭМОУ управления можно принять произвольным. Однако с учетом ограничения разрядной сетки имитируемого контроллера (32 разряда) и напряжения управления (10 В) целесообразно задаться достаточно малыми значениями компонент этого вектора 0,001…0,1 В.

Большинством промежуточных результатов расчета можно пренебречь. Однако при появлении строки «Искомая матрица…» необходимо зафиксировать полученные результаты синтеза свободного движения. Эта матрица-строка содержит от двух до четырех, как правило, отрицательных коэффициентов.

1.2.Синтез вынужденного движения

Врежиме диалога при запросе компьютера необходимо указать, какая координата САУ является выходной. Поскольку в векторе состояния выходную координату рекомендовано выбрать первой, необходимо указать «X1».

При появлении сообщения «Введите невырожденную матрицу Z» необходимо ввести девять произвольных чисел, гарантирующих полный ранг этой матрицы. Например, числа 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10. Можно просто в диагонали матрицы ввести «1», а остальные элементы матрицы задать нулевыми.

При появлении строки «Искомая матрица связей …» необходимо зафиксировать полученные результаты синтеза вынужденного движения. Эта матрица-строка должна содержать, как правило, три положительных коэффициента.

Для экспорта результатов синтеза в программу «Анализ» необходимо надавить загоревшуюся после окончания синтеза зеле-

89

ную кнопку «Анализ синтезированной САУ» на вкладке «Синтез». Это избавит от необходимости заново вводить матрицы свободного и вынужденного управления на стадии анализа синтезированной САУ.

2. Анализ САУ

После проведения синтеза СУЭП и нажатия кнопки зеленого цвета на вкладке «Синтез», как уже отмечалось, все данные из программы «Синтез» экспортируются в программу «Анализ». Убедитесь в этом в процессе анализа индицируемых в интерактивном режиме сообщений.

При запросе «Введите вектор Umax…» введите максимально допустимое значение управления САУ, равное 10 (В), общепринятое для аналоговых эквивалентов максимального двоичного сигнала в процессе цифро-аналогового преобразования в дис- кретно-непрерывных САУ.

В качестве тестовых воздействий на САУ используются типовые аддитивные воздействия типа «ступенька» (опционально – линейно изменяющийся во времени сигнал). Число опытов и тип аддитивных воздействий задаются преподавателем.

Как правило, студентам предлагается исследовать типовые реакциинаступенчатыетестовыевоздействияпринулевых начальных условиях, т.е. нулевых компонентах вектора X(0). Для этого введите нулевые значения этого вектора при запросе программы о вводе этоговектора(вовсехопытах).

Обычно предлагается для каждой из заданных структур ЭМОУ провести четыре опыта: три опыта для режима малых отклонений координат ЭМОУ, т.е. при работе САУ в линейной зоне изменения всех переменных, и один опыт для режима больших отклонений координат САУ, т.е. при работе САУ в нелинейной области (при ограничениях, как минимум, координаты управления объектом).

90