Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru > Помогите рассчитать регулятор!

Помощь - Поиск - Пользователи - Календарь

Полная версия этой страницы: Помогите рассчитать регулятор!

Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru > Cистемный уровень проектирования > Математика и Физика

Vitaly_N

Dec 10 2015, 07:19

Задача: высокоточная стабилизация скорости вращения вала электродвигателя.

Имеется: электродвигатель с датчиком скорости вращения. Внешнее управление: Vi напряжение в диапазоне 0-5 вольт.

Я провёл кое-какие измерения и вычислил параметры модели двигателя. f - частота сигнала, получаемая с датчика скорости вращения. f' - производная от этой частоты по времени.
f' = 274 * Vi - 0.4 * f - 30 * sign(f)
т.е. видим, что определяется всего тремя силами - разгон под действием тока, линейно зависящего от подаваемого на вход напряжения, и две тормозящие силы - вязкое трение, пропорциональное скорости вращения, и сухое трение, не зависящее от скорости вращения. Здесь функция sign(x) имеет значения -1, если x<0; 0, если x=0; 1, если x>0.

Желаемая скорость вращения находится в диапазоне примерно 900..1000 Гц (изменяется редко, считать квазистационарной). "Качество управления" оценивается в первую очередь по стабильности скорости вращения (частоте, получаемой с датчика), время выхода на стабильный режим вторично, но хотелось бы, не более, скажем, 1-2 секунд.

В первом приближении хочется использовать программируемый источник опорной частоты, получаемой из кварцевого генератора, сравнивать его с сигналом, получаемым с двигателя, классическим детектором на двух триггерах и элементе И для сброса, выход датчика подавать на вход регулятора, а выход регулятора - подавать на двигатель. Примерно, как это делается в ФАПЧ (PLL). Только проблема в том, что ГУН(VCO) в PLL почти безынерционен, в отличие от двигателя, стало быть, обычный ПИ-регулятор, применяемый в PLL, тут не подходит, нужен, наверное, ПИД-регулятор.

Проблема в том, что я напрочь забыл, чему меня учили в университете 25 лет назад, посему прошу "помощь зала". Пожалуйста, помогите рассчитать параметры регулятора!

Ну и вообще, конструктивные советы приветствуются. Только не в стиле "пойти в библиотеку", а с указанием конкретного URL конкретной книжки по САР (а ещё лучше - по применению АР в электроприводе), где было бы толково расписано, что к чему.

Tanya

Dec 10 2015, 08:20

Цитата(Vitaly_N @ Dec 10 2015, 10:19)

, нужен, наверное, ПИД-регулятор.

. Только не в стиле "пойти в библиотеку", а с указанием конкретного URL конкретной книжки по САР (а ещё лучше - по применению АР в электроприводе), где было бы толково расписано, что к чему.

Можно и в библиотеку... А еще по Форуму. Неоднократно... Начать нужно с осознания того, что механический момент пропорционален току... Отсюда - соответствующие уравнения и соответствующий регулятор, выдающий ток, который должна вычислять система управления. Еще упомяну, что можно моделировать (на бумаге и симуляторами электронных схем) мотор как конденсатор с резисторами и генератором тока (Ваше сухое трение). Можно даже сначала отбросить индуктивность.
А Ваша модель - статическая. С ней не получить хорошей динамики.

TSerg

Dec 10 2015, 18:06

Цитата(Vitaly_N @ Dec 10 2015, 10:19)

Задача: высокоточная стабилизация скорости вращения вала электродвигателя.
...
Проблема в том, что я напрочь забыл, чему меня учили в университете 25 лет назад

Прежде, чем начинать заниматься САУ (САР ) электроприводом, необходимо разобраться в электроприводе: двигатель, передача, объект управления.
Со всеми вытекающими: модели (хар-ки) этих объектов.

Без этого "высокоточная" задача выглядит как выстрел слепой бабки-снайпера, ни разу ружо в руке не державшей.

P.S.
Спустя 40 лет до сих пор помню и применяю то, чему меня учили в части САУ и САР, в т.ч. электроприводом.
Наверное - не тому учили или я не то запомнил.

Vitaly_N

Dec 11 2015, 01:26

Цитата(Tanya @ Dec 10 2015, 14:20)

А Ваша модель - статическая. С ней не получить хорошей динамики.

Модель моя всё-таки динамическая и весьма точно описывает разгон и торможение при любом напряжении на входе - так что с Вами мне всё понятно. Буду весьма благодарен, если Вы не будете зафлуживать тему.

Цитата(TSerg @ Dec 11 2015, 00:06)

Всё, что нужно для расчёта регулятора, уже включено в коэффициенты приведённой мною модели. Передаточная функция фазового детектора - очень простая - 5 вольт / два пи радиан. Больше в системе ничего нет, кроме регулятора, который как раз и требуется рассчитать.

Цитата(TSerg @ Dec 11 2015, 00:06)

P.S.
Спустя 40 лет до сих пор помню и применяю то, чему меня учили в части САУ и САР, в т.ч. электроприводом.
Наверное - не тому учили или я не то запомнил.

Рад за Вас, вот только Ваше образование не является предметом обсуждения в этой теме. А мне вот за 25 лет ни разу не потребовалось это знание применить, а когда потребовалось - выяснилось, что всё забыл за ненадобностью, а если бы не забыл - не было бы необходимости обращаться за помощью, впрочем, помощи я пока не вижу, вижу только пустое зубоскальство.

mcheb

Dec 11 2015, 03:13

Примените ПИ регулятор с постоянной времени 10*(1/0.4) секунды, наверное, этого и хватит для электродвигателя. А кварцем его частоту стабилизировать,это круто.

Tanya

Dec 11 2015, 07:38

Цитата(Vitaly_N @ Dec 11 2015, 04:26)

Тут (на Форуме) для участия не требуется чьего-либо одобрения - любой участник может писать любую глупость...
Раз Вы так уверены в Вашей модели, то и действуйте... Из Вашего уравнения, если приравнять нулю производную частоты - скорости - ускорение (Вы ведь именно этого хотите - стабильной скорости?), можно найти требуемое Вам стабильное напряжение, которое, будучи поданым, обеспечит Вам то, что Вы хотите. Разве нет? Попробуйте...
Так понятнее со мной?

Vitaly_N

Dec 11 2015, 08:30

Цитата(mcheb @ Dec 11 2015, 09:13)

Я же писал, что из-за инерционности двигателя простой ПИ-регулятор тут не подходит - возникают биения. Изменение постоянной времени ПИ-регулятора всего лишь приводит к изменению периода биений. По оси X - секунды.

Цитата(Tanya @ Dec 11 2015, 13:38)

Тут (на Форуме) для участия не требуется чьего либо одобрения - любой участник может писать любую глупость...

Вы, определённо, злоупотребляете свободой слова.

Цитата(Tanya @ Dec 11 2015, 13:38)

Раз Вы так уверены в Вашей модели, то и действуйте... Из Вашего уравнения, если приравнять нулю производную частоты - скорости - ускорение (Вы ведь именно этого хотите - стабильной скорости?), можно найти требуемое Вам стабильное напряжение, которое, будучи поданым, обеспечит Вам то, что Вы хотите. Разве нет? Попробуйте...

Нет, милая девушка, если бы всё было так просто, то никакие регуляторы не приходилось бы разрабатывать. При подаче постоянного напряжения получается вот такая фигня:

Подано постоянное напряжение 1.5 вольта. Синие точки - экспериментально измеренные, розовые - результат приближения указанной мною моделью. По оси X - секунды.

А вот, что получается при подаче постоянного напряжения 4.0 вольт.

Цитата(Tanya @ Dec 11 2015, 13:38)

Так понятнее со мной?

С Вами мне сразу было всё понятно, но не то, что мне нужно. Так что второй раз прошу - не зафлуживайте, пожалуйста, тему!

mcheb

Dec 11 2015, 08:56

А управляющее напряжение можете привести? Похоже на гистерезисное управление. И какой коэффициент усиления и постоянная времени ПИ регулятора? И на чём он реализован?

Vitaly_N

Dec 11 2015, 09:19

Цитата(mcheb @ Dec 11 2015, 14:56)

Могу, но его неинтересно смотреть, оно почти всё время в насыщении - либо плюс Vcc, либо минус Vee. Коэффициенты усиления и постоянные времени я пробовал разные, меняются только биения, полностью от них избавиться не могу.

Да, похоже - потому что напряжение ПИ-регулятора ограничено плюс особенности функционирования фазового детектора. Фазовый детектор и ПИ-регулятор сделаны так же, как в XAPP250 (фазовый детектор - как на рисунке 5, а ПИ-регулятор, как на рис.12, правда, без конденсатора Cc и разбиения R1 пополам).

Ещё раз повторяю - так, как я сделал - неправильно. Поэтому не вижу смысла ковыряться в неправильном дизайне.

mcheb

Dec 11 2015, 09:28

Цитата(Vitaly_N @ Dec 11 2015, 12:19)

Фазовый детектор и ПИ-регулятор сделаны так же, как в XAPP250 (фазовый детектор - как на рисунке 5, а ПИ-регулятор, как на рис.12, правда, без конденсатора Cc и разбиения R1 пополам).

Очень мне понравилось в применении к электродвигателю

Цитата

A implementation of CDR at 270 Mb/s with 8B/10B coded data is described herein.

Vitaly_N

Dec 11 2015, 09:44

Цитата(mcheb @ Dec 11 2015, 15:28)

Очень мне понравилось в применении к электродвигателю

Дело ведь не в мегабитах. То же самое применяется и в CDR на десятки гигабит. Решение ширпотребное и легко масштабируемое на любые постоянные времени, не так ли?

Ну с учётом того, что решение тут просто не подходит к электродвигателю - электродвигатель штука инерционная, а VCO - практически безинерционен.

Tanya

Dec 11 2015, 09:57

Цитата(Vitaly_N @ Dec 11 2015, 11:30)

Я же писал, что из-за инерционности двигателя простой ПИ-регулятор тут не подходит - возникают биения.

Очень сильный вывод. Как же их используют - ПИ-регуляторы?

Цитата(Vitaly_N @ Dec 11 2015, 11:30)

Вы, определённо, злоупотребляете свободой слова.
Нет, милая девушка, если бы всё было так просто, то никакие регуляторы не приходилось бы разрабатывать. При подаче постоянного напряжения получается вот такая фигня:
Подано постоянное напряжение 1.5 вольта. Синие точки - экспериментально измеренные, розовые - результат приближения указанной мною моделью. По оси X - секунды.
А вот, что получается при подаче постоянного напряжения 4.0 вольт.
С Вами мне сразу было всё понятно, но не то, что мне нужно. Так что второй раз прошу - не зафлуживайте, пожалуйста, тему!

Вы уж не сердитесь так - я просто пытаюсь Вам помочь.
Вот странно - картинки полностью совпадают с Вашей моделью, а Вам не нравится что-то. Подождите немного, - скорость установится... Хотите быстрее - приложите максимальное напряжение, сменив его на Ваше вычисленное при достижении... ну...99% от желаемой скорости. А потом точно-точно держите его стабильным.
Мои советы строго соответствуют Вашей математической модели... Правда, думаю (вангую...), что через минутку скорость будет сползать вниз... Потом стабилизируется... через десяток минут.

TSerg

Dec 11 2015, 11:10

Для того, чтобы можно было рассматривать привод и САУ как аналоговые ( для применения типовых методик расчета ПИД ), необходимо, чтобы частота дискретизации в цифровой или импульсной системе была бы в 10 и более раз выше, чем частота среза привода.

P.S.
1. По оси X отложено время в сек?
2. Датчик скорости 1 имп/оборот? ( см. требование выше )

Vitaly_N

Dec 11 2015, 11:37

Цитата(TSerg @ Dec 11 2015, 17:10)

Считайте, что регулятор должен быть самым, что ни на есть классическим, например, аналоговым на ОУ, чтобы не спотыкаться о цифровые нюансы.

Цитата(TSerg @ Dec 11 2015, 17:10)

P.S.
1. По оси X отложено время в сек?

1. Да.

Цитата(TSerg @ Dec 11 2015, 17:10)

2. Датчик скорости 1 имп/оборот? ( см. требование выше )

2. Неважно. В реальности там то ли 100, то ли 200 импульсов на оборот, но это абсолютно неважно. Для начала управляющее напряжение как-то преобразуется в ток обмоток двигателя. Вы не знаете, какой там ток, да и не нужен он Вам. Вы знаете (от меня), что линейно, и это всё, что нужно знать. Потом этот ток переводится в момент. Вы не знаете, какое там магнитное поле, и я не знаю, но это и не нужно. Мы знаем, из закона Ампера, что линейно-пропорционально, и это всё, что нам стоит знать. Потом этот момент нужно поделить на момент инерции. И тут всё линейно и пропорционально. Вот тут мы получим угловое ускорение. Затем мы эти три неизвестных коэффициента умножим ещё на четвёртый (коэффициент пропорциональности тахогенератора) и в результате получим число 274, приведённое в модели. Зачем Вам число импульсов на оборот без трёх других коэффициентов - ума не приложу! Что Вы с ним делать собираетесь?

Tanya

Dec 11 2015, 12:10

Цитата(Vitaly_N @ Dec 11 2015, 14:37)

Вы не знаете, какой там ток, да и не нужен он Вам. Вы знаете (от меня), что линейно, и это всё, что нужно знать.

Скажу Вам еще раз - тут Вы ошибаетесь - у моторчика есть индуктивность и противоэдс. А еще обмотка греется и меняет величину сопротивления.
Кстати... какая-то очень маленькая у Вас собственная постоянная времени моторчика - 2.5 секунды. 1/0.4 из Вашей формулы.

Vitaly_N

Dec 11 2015, 12:59

Цитата(Tanya @ Dec 11 2015, 18:10)

Скажу Вам еще раз - тут Вы ошибаетесь - у моторчика есть индуктивность и противоэдс. А еще обмотка греется и меняет величину сопротивления.

А ещё там есть электронная схема, которая из входного напряжения формирует ток в обмотке, подавляя всё, что Вы сможете вспомнить. Зато от температуры там плывёт и gain, и offset. И от скорости изменения температуры всё плывёт. А ещё есть шум, про который я ничего не сказал, но он от этого никуда ни делся. Шум по умолчанию есть, и про него ничего особо даже говорить не надо. Ещё там есть асимметрия обмоток моторчика (их у него две), которую я отчётливо вижу на графиках разгона в виде короткопериодических колебаний, жёстко привязанных к частоте вращения вала, но надеюсь потом поправить, благо есть, чем. Вам зачем все эти усложнения? Вы хотите поставить под сомнение мою модель двигателя? Сомнение - штука, конечно, хорошая, но это совсем не то, что я просил в корневом посте.

Цитата(Tanya @ Dec 11 2015, 18:10)

Кстати... какая-то очень маленькая у Вас собственная постоянная времени моторчика - 2.5 секунды. 1/0.4 из Вашей формулы.

Уж какая есть - такая есть. "Объективная реальность, данная в ощущениях." Розовый график с синим совпадает? Почти совпадает. Значит, коэффициент 0.4 определён верно. А я снял с десяток графиков при разных напряжениях разгона и при торможении. И везде моделька с приемлемой точностью совпадает с экспериментальными графиками.

Tanya

Dec 11 2015, 13:05

Цитата(Vitaly_N @ Dec 11 2015, 15:59)

Если бы было преобразование напряжение - ток (то, что доктор прописал), то зависимость у Вас была бы другая. Так мне кажется.
Если такое есть, то это очень хорошо, но тогда непонятно, почему Вы не можете настроить регулятор.
Вот добавлю, что регулятор при нормальной работе не должен зашкаливать.
Вам какая точность (Вы писали, что высокая) нужна?

TSerg

Dec 11 2015, 13:06

Нормальная модель (пока без учета индуктивности) ДПТ на основе Ваших данных - кривая разгона совпадает, значит и нормальная модель совпадает:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Tanya

Dec 11 2015, 13:09

Цитата(Vitaly_N @ Dec 11 2015, 15:59)

Уж какая есть - такая есть. "Объективная реальность, данная в ощущениях." Розовый график с синим совпадает? Почти совпадает. Значит, коэффициент 0.4 определён верно. .

Верно ли я понимаю, что за пару секунд скорость падет тоже в два раза. При обесточенном двигателе?

TSerg

Dec 11 2015, 13:15

Даже обычное релейное управление с частотой 1 кГц дает удовлетворительный результат:

http://s015.radikal.ru/i330/1512/c1/e0cc06d7be82.jpg

P.S.
Что Вы там намудрили с фазовым детектором - не знаю.

При обесточивании картина не должна быть симметричной, если только случайно.

amaora

Dec 11 2015, 15:24

Поковырял Вашу модельку, вот код на matlab/octave.

CODE

#!/usr/bin/octave -q

dT = 1E-2;

f = 0;
Vi = 0;
f_sp = 0;
f_track = 0;
s = 0;

p = [];

for i=1:4000

	if i == 100
		f_sp = 2000;
	end

	if i == 1000
		f = f / 2;
	end

	if i == 2000
		f_sp = 1000;
	end

	% ------- START -----
	% in: f_sp
	% out: Vi

	slew = 800 * dT;

	if f_track - f_sp < - slew
		f_track = f_track + slew;
	else
		if f_track - f_sp > slew
			f_track = f_track - slew;
		else
			f_track = f_sp;
		end
	end

	e = f_track - (f + randn(1) * 10);
	s = s + e;

	s = max(min(s, 1E+3), -1E+3);

	Vi = 1E-1 * e + 5E-3 * s;
	Vi = max(min(Vi, 5), 0);

	% ------ END ------

	df = 274 * Vi - 0.4 * f - 30 * sign(f);
	f = f + df * dT;

	p = [p; f f_track f_sp];
end

hold on
grid on
plot(p(:,[1 2 3]))

pause

Регулятор ПИ, с ограничением суммы, и с ограничением скорости нарастания по входу. Код простой, использую минимум готовых функций, должен быть понятен незнакомым с matlab. На графиках Ваша величина f и требуемое задание, а так же промежуточная f_track взятая с ограничителя скорости нарастания. А еще я задал шум в измерении f, нормальное распределение, 10 единиц (размерность f) сигма. На 1000-м такте имитируется внешнее возмущение которое мгновенно изменило f в 2 раза.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Коэффициенты подобраны вручную, колебаний нет.

Vitaly_N

Dec 11 2015, 17:25

Цитата(Tanya @ Dec 11 2015, 19:09)

Верно ли я понимаю, что за пару секунд скорость падет тоже в два раза. При обесточенном двигателе?

Верно. Вот график торможения:

Цитата(amaora @ Dec 11 2015, 21:24)

Поковырял Вашу модельку, вот код на matlab/octave.

Вот это конструктивно! Спасибо!

Вроде бы я всё понял. Только у меня нет идей, как в железе реализовать вот эту строчку:

CODE

	e = f_track - (f + randn(1) * 10);

Точнее, есть. Два преобразователя частота-напряжение и вычитание на ОУ, на котором сделан ПИ-регулятор. Чуть более громоздко, чем фазовый детектор, который я применил...

Цитата(TSerg @ Dec 11 2015, 19:15)

Даже обычное релейное управление с частотой 1 кГц дает удовлетворительный результат:

http://s015.radikal.ru/i330/1512/c1/e0cc06d7be82.jpg

Грандиозно! Внушает! (Кстати, а что это за программный пакет?)

Не могли бы Вы расшифровать условные обозначения, что есть что, и почему именно так?

TSerg

Dec 11 2015, 18:07

Vissim.

Можно и в Матлабе или в отечественном продукте MVTU ( старое наименование ) - сейчас SymInTech.

Vissim: http://www.vissim.com
SymInTech: http://simintech.ru/
Матлаб тоже известен.

P.S.

Если уж Вы так глубоко погрузились в эксперименты, стоит для "потенциальных советчиков" давать максимум информации для получения наиболее адекватного ответа.
Поэтому:
- тип двигателя ( коллекторный щеточный с постоянными магнитами, иной );
- номинальные напряжение, мощность, скорость, ток ( что - есть )
- измеренные ( обороты хх при 3-5 точках от номинального, сопротивление и индуктивность якорной цепи);
- модель двигателя и ссылки на ТХ.
- кривые разгона/торможения ( что-то Вы дали );
- параметры датчика скорости;
- тип нагрузки (сухое трение, вискозное трение, вентиляторный момент, периодическая нагрузка, изменение момента инерции и т.д.);
- наличие редуктора, его параметры.

Vitaly_N

Dec 12 2015, 06:18

Цитата(TSerg @ Dec 12 2015, 00:07)

Спасибо! (Всё-таки я продолжаю надеяться, что Вы дадите расшифровку УО, что к чему и почему.)

Цитата(TSerg @ Dec 12 2015, 00:07)

P.S.

Если уж Вы так глубоко погрузились в эксперименты, стоит для "потенциальных советчиков" давать максимум информации для получения наиболее адекватного ответа.

Верный способ заболтать тему и утопить её в обсуждении второстепенных деталей.

TSerg

Dec 12 2015, 11:25

Цитата(Vitaly_N @ Dec 12 2015, 09:18)

Верный способ заболтать тему и утопить её в обсуждении второстепенных деталей.

Наоборот - для специалиста это существенная информация.
Кроме того, целесообразно обрисовать задачу в целом, если только это не сверхсекретный привод для маршевых движков новой версии Калибра.

На схеме обычная функциональная модель ДПТ ( без учета индуктивности ).
Вам-то это зачем (расшифровка)?

В более полном варианте модель ДПТ выглядит так:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

TSerg

Dec 12 2015, 12:27

Цитата(Vitaly_N @ Dec 10 2015, 10:19)

Задача: высокоточная стабилизация скорости вращения вала электродвигателя.
...
с указанием конкретного URL конкретной книжки по САР (а ещё лучше - по применению АР в электроприводе), где было бы толково расписано, что к чему.

Для начала по регуляторам хватит:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Vitaly_N

Dec 13 2015, 11:02

Цитата(TSerg @ Dec 12 2015, 18:27)

Для начала по регуляторам хватит:

Спасибо!

TSerg

Dec 13 2015, 13:17

Ждем-с высокоточных результатов

Tanya

Dec 13 2015, 14:02

Цитата(Vitaly_N @ Dec 13 2015, 14:02)

Спасибо!

Если не хочется изучать симулинк, то можете симулировать в любом электронном симуляторе конденсатор с двумя резисторами (Кажется, что есть только один способ их правильно расположить), который заряжается от генератора тока, управляемого ПИД-регулятором (придется нарисовать ОУ с резисторами и конденсаторами). Еще генератор тока, разряжающий конденсатор - сухое трение. Напряжение на конденсаторе - это скорость моторчика.

TSerg

Dec 13 2015, 16:25

Цитата(Tanya @ Dec 13 2015, 17:02)

Если не хочется

Таня.. Ну какой высокоточный электропривод с моделью из конденсатора и двух резисторов? Вы - о чем?

Tanya

Dec 14 2015, 08:39

Цитата(TSerg @ Dec 13 2015, 19:25)

Таня.. Ну какой высокоточный электропривод с моделью из конденсатора и двух резисторов? Вы - о чем?

Это не я, это Пуанкаре сказал - "Математика это искусство называть разные вещи одинаковыми именами.

TSerg

Dec 15 2015, 04:55

Такие затейники, эти ученые.

Tanya

Dec 15 2015, 11:32

Цитата(TSerg @ Dec 15 2015, 07:55)

Такие затейники, эти ученые.

Да уж... Помнится разговорилась с одним математиком... вместе работали (в тесном кругу...) Он уже недоступен для общения...
Спросила что-то про эргодическую гипотезу... теорему Эммы Нетер...
Не сразу понял... Потом достал с полки книгу, где он написал главу как раз про это в соавторстве со своим научным руководителем - одним из самых известных математиков наших дней...
Самое интересное - он не сразу вспомнил.

TSerg

Dec 15 2015, 13:17

Что-то исчез ТС. Дождемся ли результатов?

А пока, наваял для него простейшую релейную схему без всяких ПИД.
Для его условий очень хорошо работает.
Что нужно - использовать компаратор частоты релейного типа, т.е. если частота вращения ниже заданной - лог. 1, если выше - лог. 0.
Это банально делается на логике.
Ясно дело, что процесс автоколебательный и для снижения частоты и апмлитуды пульсаций установлен в обратной связи фильтр (обычная RC) с постоянной 1 мсек.

Процесс разгона до частоты 1000 Гц (идет на упоре в питание 5 В), затем снижение до 800 Гц и наброс нагрузки на 10% + шумовая составляющая по моменту.
Коричневый график - управление на двигателе.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Модель дин. системы ТС + шум с КФ апериодического вида (0.1 сек) + наброс нагрузки - на схеме блок DC.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Vitaly_N

Dec 17 2015, 07:28

Цитата(TSerg @ Dec 15 2015, 19:17)

Что-то исчез ТС. Дождемся ли результатов?

Я скачал десятка два учебников по ТАР и читаю. Пытаюсь разобраться с SimInTech. Пока мне сказать нечего.

TSerg

Dec 18 2015, 12:53

Стартеру в помощь один небольшой документик по DC ( стоит по-изучать, там все тривиально ):

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Vitaly_N

Dec 24 2015, 16:08

Более-менее освоил SimInTech, прочитал учебник Иващенко (в нём оказались такие буквы, которые я понимаю) и смоделировал регулятор. Начал с ПИД-регулятора в общем виде и стал играться с параметрами каждого из плеч. Методом научного тыка было выяснено, что правильным будет ПД-регулятор. Мой двигатель сам по себе является инерциальным звеном первого порядка плюс применённый фазовый детектор тоже является интегрирующим звеном по отношению к частоте. Так что добавка ещё одного инерциального звена гарантированно обеспечивала набег фазы -180 градусов и делала систему неустойчивой.

В первом приближении переходный процесс стал выглядеть вот так:

Ещё не совсем идеально, "звенит" слишком долго, но по крайней мере выходит на стабильный режим и сохраняет работоспособность при изменении любого из параметров в 2 раза.

TSerg

Dec 25 2015, 20:14

Цитата(Vitaly_N @ Dec 24 2015, 19:08)

Более-менее освоил SimInTech, прочитал учебник Иващенко (в нём оказались такие буквы, которые я понимаю) и смоделировал регулятор. Начал с ПИД-регулятора в общем виде и стал играться с параметрами каждого из плеч. Методом научного тыка было выяснено, что правильным будет ПД-регулятор.][/url]
Ещё не совсем идеально, "звенит" слишком долго, но по крайней мере выходит на стабильный режим и сохраняет работоспособность при изменении любого из параметров в 2 раза.

Ну, что - же.. Поздравляю!
Уважаю Ваши стремление, возможности и усилия с учетом рекомендаций от тут.

По поводу "звона" - внесите в ОС небольшую инерционность, промоделируйте и все получится.

P.S.
Книга Иващенко Ник.Ник "Автоматическое регулирование" , Маш. (1978), 736 с. - одна из лучших, в части физического подхода к объяснению ТАР и САУ.
Стоит упомянуть, что редакторами этой книги были: Попов, Боднер, Казакевич, Майоров, Петров, Рабинович, Рязанов, Солодовников, Топчеев.

http://www.kaf33.mephi.ru/ru/node/33

Из истории:
http://www.library.mephi.ru/data/scientifi.../2004/2/012.pdf

Vitaly_N

Dec 29 2015, 11:21

Цитата(TSerg @ Dec 26 2015, 02:14)

По поводу "звона" - внесите в ОС небольшую инерционность, промоделируйте и все получится.

Ни в коем случае! Инерционностей там и без того хватает, отчего биения и возникают.

Правильные буквы нашёл в учебнике Самосейко. Стр. 236 (по файлу - 119). Короче, тут есть понятие "желаемой переходной характеристики". И дана очень простая формула для получения характеристики корректирующего звена, включаемого последовательно с регулируемым объектом. Я так и сделал - получил характеристику корректора (T1s+1)/(T2s+1). Вставил этот корректор в SimInTech и промоделировал - переходный процесс получился почти идеальным, однако у меня остались претензии к сигналу на выходе корректора - уж очень сильно его колбасит. Надо будет ещё подумать, чтобы сделать сигнал на выходе корректора таким, чтобы реальный ОУ мог его выдать.

Электрическая схема нужного звена (с учётом, что T1>>T2) нашлась в учебнике Иващенко на стр.228 (строка 5). (Кстати, в этой таблице ошибка - у строк 2 и 4 картинки перепутаны!)

TSerg

Jan 2 2016, 06:11

Я оговорился - инерционность вносить не в ОС (конечно же), а в основной канал усиления или все же добавить И-компоненту.
Выше был показан вариант с апериодическим "корректором".

Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.