[信息與通信]計算機控制系統(tǒng)_應(yīng)用實例-閱讀頁
2025-03-08 13:10本頁面
【正文】 度之間的傳遞函數(shù) ()()ca a a c e mksKU s R J s R B k k T s? ??? ? ? 1北京航空航天大學(xué) 清華大學(xué)出版社 27 轉(zhuǎn)臺單框控制回路設(shè)計 ? 一般的設(shè)計過程是從內(nèi)向外，依次設(shè)計電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)，根據(jù)系統(tǒng)整體的性能指標，適當分配相應(yīng)的設(shè)計指標，按典型系統(tǒng)設(shè)計控制及補償環(huán)節(jié)。 ? 設(shè)計得到的電流環(huán)控制器直接在功放硬件電路中實現(xiàn)。 ? 一般要求設(shè)計后的電流環(huán)回路響應(yīng)速度快、無超調(diào)或超調(diào)量很小。 ? 速度環(huán)作用： – 保證速度回路的穩(wěn)態(tài)精度； – 提高速度回路的剛度； – 盡可能拉寬速度回路的頻帶； – 對高頻段的諧振和未建模動態(tài)特性有較大的衰減； – 盡可能降低系統(tǒng)對擾動的靈敏度； – 減小速度環(huán)的死區(qū)電壓。 – 將速度環(huán)的閉環(huán)特性設(shè)計為過阻尼，使其主導(dǎo)極點為一對實極點，從而有利于克服摩擦的影響，改善伺服電機低速運行特性。 轉(zhuǎn)臺控制核心是位置環(huán)的控制算法，它是系統(tǒng)控制精度的保障。 2. 下位機需要實現(xiàn)的功能： – 實時控制（完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、控制量解算以及系統(tǒng)當前狀態(tài)監(jiān)測等實時任務(wù)）、性能測試、數(shù)據(jù)處理以及完成與上位機的通信。 北京航空航天大學(xué) 清華大學(xué)出版社 32 控制律選用及仿真結(jié)構(gòu) ? 采用 PID控制其中的內(nèi)框。 圖 1022 模擬轉(zhuǎn)臺及伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 北京航空航天大學(xué) 清華大學(xué)出版社 33 實際控制效果 ? 設(shè)定三軸測試轉(zhuǎn)臺的定時中斷時間為 1ms，并在內(nèi)框負載 30kg。 圖 1023 轉(zhuǎn)臺系統(tǒng) PID加前饋復(fù)合控制結(jié)果圖 北京航空航天大學(xué) 清華大學(xué)出版社 34 雙擺實驗系統(tǒng)的計算機控制設(shè)計與實現(xiàn) 轉(zhuǎn)臺計算機伺服控制系統(tǒng)設(shè)計 民用機場供油集散系統(tǒng) 北京航空航天大學(xué) 清華大學(xué)出版社 35 民用機場供油系統(tǒng)工藝簡介 圖 1024 民用機場供油系統(tǒng)基本工藝示意圖 北京航空航天大學(xué) 清華大學(xué)出版社 36 機場供油系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 圖 1025 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 北京航空航天大學(xué) 清華大學(xué)出版社 37 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 ? 系統(tǒng)涉及以下 3種通信網(wǎng)絡(luò)： 1. 直接控制級與現(xiàn)場設(shè)備級之間的通信網(wǎng)絡(luò) – 高可靠性和高實時性是對這一級網(wǎng)絡(luò)的核心要求。 2. 直接控制級與監(jiān)控管理級之間的通信網(wǎng)絡(luò) – 系統(tǒng)對直接控制級與監(jiān)控管理級間的通信網(wǎng)絡(luò)的實時性要求并不高，可采用目前最為常用的以太局域網(wǎng)，便于系統(tǒng)的開發(fā)和維護。同樣，該網(wǎng)絡(luò)也設(shè)計為100M以太局域網(wǎng)。 北京航空航天大學(xué) 清華大學(xué)出版社 38 功能設(shè)計 1. 直接控制級功能設(shè)計，其主要功能包括： – 數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計算、觸發(fā)報警、對現(xiàn)場設(shè)備進行直接控制、對工藝過程進行自動控制。 (11) 生成及打印各種記錄報表 (12) 進行三級用戶訪問權(quán)限管理 (13) 進行應(yīng)用程序管理 (14) 與外界通信，在遠程監(jiān)控終端上實現(xiàn)對本系統(tǒng)的遠程監(jiān)控和管理。根據(jù)基于網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)思想，現(xiàn)場設(shè)備級的所有儀表均選用智能化總線儀表。 3. 監(jiān)控管理級硬件配置 – 監(jiān)控管理級的計算機要求有較快的運算速度，較強的信息處理能力，較大的存儲量以及較強的圖形顯示功能。另外，為提高本級局域網(wǎng)絡(luò)的速度，采用交換機來組網(wǎng)。 ? 監(jiān)控管理級的功能涵蓋了過程監(jiān)控與生產(chǎn)管理兩個層次。 ? 本質(zhì)區(qū)別：監(jiān)控層功能面向控制過程，要求較強的實時性，其實現(xiàn)以實時數(shù)據(jù)庫為核心；而管理層功能重在對已有數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、報表和查詢，因此其實現(xiàn)以關(guān)系數(shù)據(jù)庫為核心。目前的 PLC一般都具有較高的運算速度和較強的控制功能，一臺 PLC完全能夠勝任該級的控制需求。 3. 監(jiān)控級開發(fā) –監(jiān)控級的硬件配置如圖 1027所示。兩臺 I/O服務(wù)器為冗余設(shè)計，主要用于與直接控制級通信，也同時擔(dān)當監(jiān)控站，報警服務(wù)器和趨勢服務(wù)器的功能也由I/O服務(wù)器完成。以不同身份登陸，就可進行相應(yīng)身份的操作。還具有特點： (1) 采用智能化總線儀表，克服了以往系統(tǒng) “ 連線復(fù)雜，故障點多 ”的缺陷，并且實現(xiàn)了對現(xiàn)場設(shè)備的主動維護。 (3) 監(jiān)控管理級的應(yīng)用軟件采用組態(tài)軟件開發(fā)，保證了應(yīng)用軟件的可靠性以及人機界面的友好性。 (5) 系統(tǒng)在功能設(shè)計上將直接控制級設(shè)置為系統(tǒng)的核心，它可以獨立于監(jiān)控管理級運行，使得系統(tǒng)的功能劃分更為清晰，為系統(tǒng)的維護和使用帶來了方便，也進一步提高了系統(tǒng)的可靠性。 北京航空航天大學(xué) 清華大學(xué)出版社 44 第 10章 內(nèi)容結(jié)束！
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