計算機控制系統(tǒng)第8章-資料下載頁
2024-12-08 12:15本頁面
【正文】 拉格朗日函數(shù) =系統(tǒng)的總能量 系統(tǒng)的總勢能 北京航空航天大學 50 設計舉例 2）建立電機加雙擺對象的數(shù)學模型 ? 直流伺服電機在忽略了感抗的影響以及啟動死區(qū)電壓后，可以視為一個二階的線性系統(tǒng)。 即有 圖 831 電機模型 ? ? tae 2aK rU K F r XR J s???? ? ? ?????2a t a e t aR F r rK u K K x R J x? ? ? ? ? ?2t a e t a a( ) /F rK u K K x R J x R r? ? ? ?北京航空航天大學 51 設計舉例 ? 進行適當?shù)恼?，就可得到平衡位置附近處電機加雙擺對象的數(shù)學模型： 2et 121 22a232et 1 2 1 2 24 22a 1 1 1 1 1561 2 1 21 3 1 30 1 0 0 0 0()0 0 0 0()0 0 0 1 0 0( ) [ ( ) ]0 0 0( ) ( )0 0 0 0 0 10 0 0 0KK m m grxMr J R Mr JxxKK m m g m m r J mx gMr J R l m l Mr J m lxxm m m mggm l m l?????????????????????? ? ? ?? ????? ? ????????????? ????????1 t2a23a4 t2a1560()0()00x rKMr J Rxxux rKMr J R lxx???????????????????????????? ???????? ?????????????????????北京航空航天大學 52 設計舉例 4 系統(tǒng)控制器設計 1) 系統(tǒng)速度環(huán)設計 執(zhí)行電機的死區(qū)達到 1V，即有 de a d 1VU ?為滿足克服死區(qū)電壓的指標要求，引入模擬放大環(huán)節(jié)，使 D/A輸出 ，則從計算機輸出點到控制電機輸入點之間的放大倍數(shù)必須滿足 為了滿足 D/A輸出滿量程 5V時對應滑車最大速度／ s的要求，需要在控制系統(tǒng)結構中引入測速機輸出進行速度反饋。采用穩(wěn)態(tài)數(shù)值，有 雙擺控制系統(tǒng)的模擬內(nèi)環(huán) 0 de a d( / 0 .1 )KU?m a x m a xm a x 1 g w 2 mVVU K K K K Krr????????北京航空航天大學 53 ? 考慮放大器箱的放大倍數(shù)， D/A輸出電壓 u滿足： ? 則描述系統(tǒng)的線性化狀態(tài)方程可以改寫為 令 e e 2 g wK K K K K r? ?? 設計舉例 aa0 1 2()uuuK K K?? ?2e t 1 21 22a232e t 1 2 1 2 24 22a 1 1 1 1 1561 2 1 21 3 1 30 1 0 0 0 0()0 0 0 0()0 0 0 1 0 0( ) [ ( ) ]0 0 0( ) ( )0 0 0 0 0 10 0 0 0K K m m grxM r J R M r JxxK K m m g m m r J mx gM r J R l m l M r J m lxxm m m mggm l m l????? ??????????????????? ? ? ? ?? ????? ? ? ???????????? ?????????1 122a23a4 122a1560()0()00ttx rK K KM r J Rxxux rK K KM r J R lxx???????????? ????????????????????????? ??????????????????? ???uBXA ????北京航空航天大學 54 設計舉例 2) 系統(tǒng)位置環(huán)設計 (1) 采樣周期的選取 ? 根據(jù)電機的模型以及電機的相關參數(shù)可知，該電機的機電時間常數(shù)為： aMte1 3 .9 6 .2 5 0 .0 40 .4 6 7 0 .0 4 8 2RJ eTKK??? ? ??根據(jù)采樣周期的選取原則，可以將采樣周期選擇為： 10 m sT ?北京航空航天大學 55 設計舉例 （ 2）位置環(huán)控制器設計 ? 這里選用離散最優(yōu)二次型方法進行調(diào)節(jié)器設計，且只側重于設計方法的應用。 TT01 [ ( ) ( ) ( ) ( ) ]2 kJ X k Q X k u k R u k?????其中 Q、 R陣的初始設置如下： ?????????????????????10000001 0 000000010000001 0 0000000010Q? ??R可利用 MATLAB中的函數(shù)來計算得反饋增益 K等： [K,P,e]=dlqr(F,G,Q,R) 北京航空航天大學 56 設計舉例 5 軟件設計 ? 圖 833 雙擺計算機控制系統(tǒng)的程序流程圖 6閉環(huán)控制實驗結果 1）擺角擾動閉環(huán)控制（上擺角初始擾動角度 50o） ? 未加控制的擺角曲線 ? 施加最優(yōu)控制的擺角曲線 2）滑車位置回零控制（滑車從 ） ? 未加控制的擺角曲線 ? 施加最優(yōu)控制的擺角曲線 北京航空航天大學 57 本章小結 ? 分析了量化特性及其數(shù)學描述。重點分析了量化誤差對控制器零極點的影響，并概要地分析了量化誤差對系統(tǒng)響應特性的影響，從中總結了一些減少或抑制量化效應的方法。 ? 簡要地總結和討論了采樣周期對系統(tǒng)性能的各種影響，提出了選用采樣周期的一些原則及經(jīng)驗規(guī)則。 ? 概要總結了系統(tǒng)可能遇到的各種干擾，并介紹了常采用的屏蔽技術、接地技術、電源抗干擾技術以及常用的看門狗技術、模擬及數(shù)字濾波技術。 ? 介紹了一些提高系統(tǒng)硬件、軟件可靠性等方面的實用措施。 ? 介紹了計算機控制系統(tǒng)大致的設計過程，并通過一個實驗系統(tǒng)的設計，說明了系統(tǒng)的設計步驟。 北京航空航天大學 58 第 8 章 結 束
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