Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНИ
ХЕРСОНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ТЕХНИЧЕСКОЙ КИБЕРНЕТИКИ
по дисциплине “Цифровые системы управления”
На тему: " Синтез цифровой следящей системы при неизменной части следящей системы и заданных характеристиках синтезируемой части "
Выполнил
студент группы _______________________
Проверил
________________________
ХЕРСОН 200
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНИ
ХЕРСОНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ТЕХНИЧЕСКОЙ КИБЕРНЕТИКИ
по дисциплине “Цифровые системы управления”
На тему: " Синтез цифровой следящей системы при неизменной части следящей системы и заданных характеристиках синтезируемой части "
Выполнил
студент группы _______________________
Проверил
________________________
ХЕРСОН 200
ХЕРСОНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра__________________________________________________________
Дисциплина_______________________________________________________
Специальность____________________________________________________
Курс_____Группа_________Семестр__________________________________
Задание
На курсовий проект (работу) студента
__________________________________________________________________
1.Тема проекта (работы)____________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2. Срок сдачи студентом законченого проекта (работы)
__________________________________________________________________
3. Исходные данные к проекту (работе)_______________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
4. Содержание расчётно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов) ______________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
5.Перечень графического материала (с точнім указаним обязате6льніх чертежей)_________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
6. Дата выдачи задания_____________________________________________
КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН
|
№ |
Название этапов кусового проекта |
Срок выполнения этапов проекта |
Примечания к этапам проекта |
Студент__________________________________________________________________________
Руководитель______________________________________________________________________
«_____» _____________________ 200 г.
Содержание
Введение…...……………………………………………………………………..6
1. Синтез желаемой передаточной функции аналогового эквивалента
разомкнутой системы…...…..........................................................................…8
2. Определение параметров и вида передаточной функции цифровой
системы управления……………………… ………………………………..11
2.1. Выбор интервала дискретизации и определение желаемой
передаточной функции разомкнутой системы и Z-форме……………..….12
2.2. Определение дискретной передаточной функции приведенной
неизменной части системы………………………...………………………...12
2.3. Получение в Z-форме передаточных функции цифрового
корректирующего устройства и замкнутой синтезируемой системы….....12
2.4. Определение алгоритма работы цифрового корректирующего
устройства и проведение его анализа……………...………………………..13
3. Реализация цифрового корректирующего устройства
на микропроцессоре………..………………………………………………...15
Заключение…………….…………………………………………………….....21
Список используемой литературы …………………………………………..22
Приложение
Реферат
Данный курсовой проект включает: пояснительную записку (__стр.), 1 чертёж (формат А1), рисунки (2 шт.), спецификацию элементов (__ стр.), таблиц (__шт.).
Ключевые слова: передаточная функция, микропроцессор, преобразование, астатизм , MATHCAD, MATLAB, система, постоянная времени, микроконтроллер, индикатор, цифровая система упраавления.
Введение
Развитие микроэлектроники и широкое применение ее изделий в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми разнообразными объектами и процессами является в настоящее время одним из основных направлений научно-технического прогресса.
Использование микроэлектронных средств в изделиях производственного и культурно-бытового назначения не только приводит к повышению технико-экономических показателей изделий (стоимости, надежности, потребляемой мощности, габаритных размеров) и позволяет многократно сократить сроки разработки и отодвинуть сроки "морального старения" изделий, но и придает им принципиально новые потребительские качества (расширенные функциональные возможности, модифицируемость, адаптивность и т.д.).
За последние годы в микроэлектронике бурное развитие получило направление, связанное с выпуском однокристальных микроконтроллеров, которые предназначены для "интеллектуализации" оборудования различного назначения. Однокристальные (однокорпусные) микроконтроллеры представляют собой приборы, конструктивно выполненные в виде БИС и включающие в себя все составные части "голой" микроЭВМ: микропроцессор, память программ и память данных, а также программируемые интерфейсные схемы для связи с внешней средой. Использование микроконтроллеров в системах управления обеспечивает достижение исключительно высоких показателей эффективности при столь низкой стоимости (во многих применениях система может состоять только из одной БИС микроконтроллера), что микроконтроллерам, видимо, нет разумной альтернативной элементной базы для построения управляющих и/или регулирующих систем. К настоящему времени более двух третей мирового рынка микропроцессорных средств составляют именно однокристальные микроконтроллеры.
Отечественная микроэлектронная промышленность освоила широкомасштабный выпуск однокристальных микроконтроллеров, по существу представляющих собой особый класс вычислительной техники.
К этому классу можно отнести: 4-битные микроконтроллеры серий 1814, 1820, 1829 и 1013; 8-битные микроконтроллеры серии 1816; микроконтроллеры сигнальные (аналоговые микропроцессоры) серии 1813.
Синтез желаемой передаточной функции аналогового эквивалента разомкнутой системы будем производить на основе частотных критериев качества. Применение данного метода обусловлено тем, что построение желаемой ЛАЧХ значительно упрощается, если качество регулирования оценивать не по переходной характеристике САР, а непосредственно по её частотным свойствам.
САР достаточно полно оценивают точностью в типовых режимах, быстродействием и запасом устойчивости. Если точность оценивать по воспроизведению гармонического воздействия, то одновременно по частоте этого воздействия можно оценить и быстродействие. Таким образом критерий точности и критерий быстродействия сливаются в один динамический критерий точности.
Динамическая точность САР определяет расположение низкочастотной части желаемой ЛАЧХ. Удобным частотным критерием, оценивающий запас устойчивости, является показатель колебательности М. Он характеризует склонность системы к колебаниям и, следовательно, ее удаление от границы устойчивости.
Для построения ЛАЧХ необходимо уравнение неизменной части следящей системы (формула 1.1).
(1.1)
С учётом формулы (1.1) желаемая передаточная функция примет вид (формула 1.2):
(1.2)
Данные, необходимые для дальнейших расчётов приведены в табл. 1.1
|
1 |
0.15 |
0.02 |
0.04 |
3 |
1 |
0.5 |
1.32 |
80 |
Используя данные табл. 1.1 определяем следующее параметры:
1.Находим время регулирования:
; c-1; c;
; c-1; c;
с; 50 с-1
дБ
с-1
- по значению F рис. 6 приведенного в методических указаниях к разработке курсового проекта по цифровым системам регулирования [1];
M=l,32
с;
Находим :
(0,4785<0.5)
;
c;
c-1;
С учётом предыдущих вычислений желаемая передаточная функция примет следующий вид:
(1.3)
Используя выше найденные значения, построим логарифмическую амплитудно-частотную характеристику (ЛАЧХ) системы с астатизмом второго порядка приложение 1.
2. Определение параметров и вида передаточных функций цифровой системы управления.
2.1. Выбор интервала дискретизации и определение желаемой передаточной функции разомкнутой системы и Z-форме.
Для выбора интервала дискретизации применяется формула:
, (2.1)
Для его уточнения используется MATHCAD и MATLAB. Для этого находим желаемую передаточную функцию замкнутой системы и подставляем в неё время дискретизации. Подстановка производится до тех пор, пока график переходного процесса не будет соответствовать заданному.
; (2.2)
Подставив в формулу (2.2) выражение (1.2) получим передаточную функцию желаемой замкнутой системы :
; (2.3)
Методика уточнения времени дискретизации при исследовании пакета MATHCAD приведена на рисунке 2.1.
Таким образом передаточная функция желаемой замкнутой системы в Z-форме имеет вид:
2.2. Определение дискретной передаточной функции приведённой неизменной части системы.
Для определения дискретной передаточной функции приведённой неизменной части системы используется пакет MATHCAD. В соответствии с приложением 2 из формулы (1.1) получим функцию в Z-форме:
; (2.5)
;
2.3. Получение в Z-форме передаточных функции цифрового корректирующего устройства и замкнутой синтезируемой системы.
Передаточная функция цифрового корректирующего устройства определяется по формуле:
; (2.6)
определена по формуле (2.4), а определяется по формуле (2.7):
; (2.7)
найдена по формуле (1.1) , передаточная функция экстраполятора. Подставив значения в формулу (2.7) и произведя вычисления, получим :
; (2.8)
Таким образом желаемая передаточная функция разомкнутой системы:
; (2.9)
Далее по формуле (2.6) определяем передаточную функцию цифрового корректирующего устройства:
; (2,10)
2.4. Определение алгоритма работы цифрового корректирующего устройства и проведение его анализа.
Для определения алгоритма работы цифрового корректирующего устройства приведём формулу (2.9) к следующему виду:
; (2.11)
Далее из формулы (2.11) можно записать закон управления реализуемый цифровой вычислительной машиной (ЦВМ):
U[n]=1,94X[n]-3,42X[n-1]+1,55X[n-2]-7,34X[n-3]+2.84U[n-1]-2.68U[n-2]--0.829U[n-3]+7.44U[n-4]
- где х -входная величина; u -выходная величина.
Коэффициенты, стоящие возле этих величин, определяют числа, на которые будут домножены величины х и u.
X[n] и U[n] -решётчатая заданная и искомая функции соответственно.
При нахождении U[n] программа микропроцессора складывает предыдущие 8 значений U[n] (домножая их на соответствующие коэффициенты) с 7 значениями решётчатой функции X[n] . При каждом последующем такте определяется новое значение U[n], а предыдущие смещается на единицу.
3. Реализация цифрового корректирующего устройства
на микропроцессоре
Основой схемы является микроконтроллер PIC16F874.
ОЗУ
ВВЕДЕНИЕ
Есть много различных{других} микроконтроллеров на рынке сегодня, которые используются во вложенных заявлениях{применениях} проверки. Многие из этих вложенных систем управления нуждаются в энергонезависимой памяти. Из-за их маленькой сетки, гибкости уровня байта, низкого требования штырькового вывода ввода / вывода, низкого расхода энергии, и низкой цены, последовательные EEPROMs - популярный выбор для памяти, нестирающейся при перебое питания.
Микрокристалл обращается к этим потребностям, предлагая полную линию последовательного EEPROMs покрытие на стандарт промышленности, последовательные протоколы коммуникации для 2 - формируют соединения. 3 - формируют соединения, и коммуникация SPI. Последовательные приборы EEPROM доступны в разнообразии плотности, эксплуатационных диапазонов напряжения и вариантов сборки.
ПЗУ
Особенности
Технология КМОП ИС низкой мощности:
Максимум записывает ток 3 ma в 5.5V
Максимальный прочитанный ток 400 µA в 5.5V
Резервный ток 100 nA типичный в 5.5V
Двух проводной последовательный интерфейс I2C ™ совместимый
Каскадное соединение до восьми приборов
Саморассчитанный цикл стирания/записи
64-байтовая Страница Записывает доступный режим
5 мс длительность максимальной записи цикла
Аппаратное обеспечение защищает от записи для всей матрицы
Выходная наклонная проверка, чтобы устранить заземляющий сильный удар
Входные устройства Триггера Шмитта для подавления шума{помехи}
1 000 000 циклов стирания/записи
Электростатическая защита разряда> 4000V
Сохранение данных> 200 лет
PDIP с 8 штырьковыми выводами, SOIC, TSSOR MSOP и корпуса DFN, корпус TSSOP с 14 выводами
Температурные диапазоны:
Индустриальный (I): -40°Cto+85°C
Автомобильный (E): -40°C к +125
Описание ЦАП
12-битовое Разрешение
±0.2 LSb DNL <typ).
±2 LSb 1NL (typ).
Двойной Канал
SPI ™ Интерфейс с Поддержкой Часов на 20 МГц
Одновременное Запирание Двойного DACs с ножки LDAC
Скорость изменениясигнала 4.5 нас
2.048V внутреннее напряжения промежутка полосы
50 ppm / ° C VREF Температурный Коэффициент
2.7V к 5.5V Операция единичной поставки
Расширенный температурный диапазон:-40°C к +125°C
Заключение
В курсовом проекте на тему: «Цифровые системы управления», была синтезирована система на основе частотных критериев качества. Была найдена желательная передаточная функция разомкнутой системы и замкнутой системы, построена ЛАЧХ системы, также найдена передаточная функция цифрового корректирующего устройства и его алгоритм работы, построен график переходного процесса системы и определены его качественные показатели, и цифровое корректирующее устройство, реализована на современной микропроцессорной базе.
Список используемой литературы
1. Методические указания к выполнению курсового проекта по цифровым системам управления / А.Г. Попруга - Херсон, 1999 г.
2. Справочник по цифровой схемотехнике / Зубчук В.И. и др. - К.: Техника, 1990г.
3. Разработка и оформление конструкторской документации радиоэлектронной аппаратуры: Справочник; под редакцией Э.Т. Романычевой - 2-е издание, перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1989 г.
4. Бесекерский В.А., Небылов А.В.: Робастные системы автоматического управления. - М.: Наука ,1983 г.
5. Волков В.И. МикроЭВМ в управлении технологическими процессами, агрегатами и производством. - Электронная промышленность, 1976 г., вып. 5, 108стр.
6. Катковник В.Я., Полуэктов Р.А. Многомерные дискретные системы управления. М., 1966 г.
Приложение 2
Набираю в среде MATLAB следующий скрипт
num=[12,15 50];den=[0,037 1 12,15 50]; а=tf(num,den); T=0,4; z=c2d(f,T,’zoh’)
и получаю результат.
Transfer function:
1,139z^2 - 0.159 z +0,001969
------------------------------------------------------------
z^3 - 0.02012z^2+0.001333z – 0.00002018
Затем собираем схему (как показано на рис.1), подаем единичный скачок и получаем график переходного процесса (рис.2).
Рис.1
Рис.2
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
ата
Лист