Studiul Unor Sisteme DE Reglare Automata CU Structura Variabila In Mod Alunecator

Cuprins

1.1 Modelul matematic a unui motor de curent continuu

1.1.1. Generalități

1.1.1. Parametrii MCC cu excitație separată

2.1 Proiectarea structură SRA-ma-e destinată reglării vitezei unghiulare la un motor de c.c. cu excitație separată

2.1.1 Considerente generale

2.1.2 Proiectarea regulatorului

3.1 SRA-ma-e cu corecția erorii de reglare în variantă RG-SVPI

3.1.1 Considerente generale

3.1.2 RG-SVPI de tip cvasireleu

3.1.2.1 Generalități

3.1.2.2 Proiectarea regulatorului

3.1.3 RG-SVPI de tip releu ideal

3.1.3.1 Generalități

3.1.3.2 Proiectarea RG-SVPI de tip releu ideal

4.1 SRA-ma-e cu corecția erorii de reglare în variantă RG-PISV

4.1.1 RG-PISV de tip cvasireleu

4.1.1.1 Generalități

4.1.1.2 Proiectarea RG-PISV de tip cvasireleu

4.1.2 RG-PISV de tip releu ideal

5.1 SRA-ma-x prin comutație bazată pe reacție după stare fără corecția erorii de reglare

5.1.1 Considerente teoretice

5.1.2 Proiectarea regulatorului

6.1 SRA-ma-x prin comutație bazată pe reacție după stare fără corecția erorii de reglare

6.1.1 Considerente teoretice

6.1.2 Proiectarea regulatorului

7.1 SRA-ma-x cu observator de stare

7.1.1 Considerente teoretice

7.1.2 Proiectarea SRA-ma-x cu observator de stare

8.1 Noțiuni elementare de programare în Simulink

8.1.1 Generalități

8.1.2 Principalele biblioteci Simulink

8.1.3 Modalități de simulare

9.1 Concluzii și clasificări referitoare la structurile prezentate în lucrare

Bibliografie

[1A1] Astrom K. J., Witemberg B. : Adaptive control ,Addison Wesley,1989

[1A2] Antic.D. Milosavlejic. C.Djordjevic G. : “Comparative Analysis of the Different Methods for Speed Control of Separately Excited DC Motor”, Conferinþa Internaþionalã “Automation ‘92”, Budapest, Vol. 1, pp. 114-124, 1992.

[1B1] Belea C. : “Teoria sistemelor . Sisteme neliniare”, Editura Didacticã ºi pedagogicã, Bucureºti, 1985.

[1B2] Bueller H. : ”Reglage pour mode de glisement”, Presses Politehnique Romandes, Laussane, 1986

[1P3] Precup R. E., Fogoroºi A. : “Compension of Four Methods for DC Drive Speed Control” D8As.no 1. Pp 187, 194 , 1992.

[1p7] Precup R. E., Preitl ªtefan – “Sisteme de reglare avansatã” , vol. 1, Timiºoara, 1995

[1V1] Voloºenco Constantin – “Reglarea Fuzzy ºi neuronalã cu simulãri în Matlab , Ed. Eurobit, Timiºoara, 1997.

=== Concluzii ===

9.1 Concluzii

In finalul acestei lucrari se incearca a se intocmii un clasament al performantelor sistemelor de reglare in mod alunecator prezentate in lucrare.

In figura 9.1.1.1 se prezinta un raspuns la un semnal treapta unitara cu o functie de transfer oarecare.

Pe grafic s-au indicat timpul de prima reglare, suprareglajul, eroarea de reglare, timpul de reglare (tr) si statismul considerind val dorita a iesirii 1.

In practica apar des probleme legate de eliminarea oscilatiilor la iesire.

Raspunsul unui sistem se considera admisibil daca el se incadreaza in indicatorii de calitate impusi.Valoriile impuse ale acestora se aleg in functie de pretentiile procesului condus si in functie de sensibilitatea acestui proces.

In figura 9.1.1.2 se prezinta un top al regulatoarelor studiate, in functie de comportarea sistemelor in raport cu modificarea treapta a intrarii (w).

fig.9.1.1.2

fig.9.1.1.3

fig.9.1.1.4

In figura 9.1.1.3 se prezinta o clasificare a regolatoarelor prezentate in lucrare, dupa modificarea momentului de inertie conform datelor prezentate in lucrare.

In figura 9.1.1.4 se intocmeste o clasificare aSRA-ma studiate in functie de variatia perturbatiei conform celor prezentate in lucrare.

Acceste tabele s-au intocmit pentru o usurare a muncii depuse la alegerea regulatorului dorit in munca de proiectare a structurilor de reglare in mod alunecator.

Introducere

Dezvoltarea deosebită, chiar explozivă, a tehnicii de calcul a permis in ultimii ani să se producă mutații in gândire in toate domeniile științelor si tehnicii. Automatizarea – prin toate ramurile teoretice si aplicative ale sale – este unul dintre principalii beneficiari si utilizatori ai acestei ”explozii”, prin aceea ca rezultatele teoretice deosebite din domeniul matematicii aplicate, al teoriei sistemelor pot fi materializate din ce in ce mai avantajos.

Ca efect al posibilității implementării pe echipamentele numerice a unei densități din ce in ce mai mari de calcule au apărut si apar în continuare metode si tehnici din ce in ce mai performante dar si adesea din ce în ce mai sofisticate.

Prezenta lucrare încearcă să efectueze un studiu asupra unor metode de reglare avansată importante prin performantele deosebite oferite de aceste metode apelate uneori ca “optimale” necesare in cazul în care proprietățile procesului sînt cunoscute relativ vag și este necesară conducerea cît mai performantă a acestui proces.

Pe parcursul ultimilor decenii s-a manifestat un interes deosebit pentru dezvoltarea unor tehnici de conducere robustă neliniară. În cadrul acestor tehnici se remarcă sistemele cu structură variabilă.[1E1],[1U1].SSV s-au dovedit a fi una din cele mai promițătoare tehnici de conducere datorită robusteții, implementării simple și compensării neliniarităților procesului condus.

Principala trăsătură caracteristică a SSV care le delimitează ca o clasă independentă în cadrul sistemelor de reglare automată (SRA) este faptul că în timpul proceselor tranzitorii au loc modificări (variații) ale structurii sistemului. Structura unui SSV se modifică în mod dorit după un anumit algoritm sau după o anumită lege de variație structurală stabilită apriori. Momentele de timp la care au loc aceste modificări precum și tipurile de structuri formate nu sunt determinate de un program fixat ca în cazul SRA cu regulatoare programabile, ci sunt dependente de valorile actuale ale erorii de reglare și/sau ale variabilelor de stare ale procesului condus.

Modificările introduse în structura SRA pe parcursul proceselor tranzitorii de reglare permit proiectantului de SRA rezolvarea conflictului tradițional dintre asigurarea unor performanțe staționare bune pentru SRA și asigurarea în același timp a unor performanțe dinamice bune pentru SRA.

Există o varietate mare de SRA care pot fi încadrate în categoria SSV:SRA adaptive [1A1] , SRA fuzzy [1L1], SRA bazate pe rețele neuronale [1K1], unele SRA optimale[1D2] etc.

În această lucrare vom studia un tip specific de lege de reglare care provoacă in sistem un mod alunecător sau regim alunecător [1U1].În m.a. are loc schimbarea/comutarea structurii sistemului cu o frecvență teoretic infinită .În practică , această frecvență este limitată superior de caracteristicile dinamice ale elementelor de comutație.

Studiul SRA în mod alunecător a fost inițiat și dezvoltat în anii 1950-1960 de către școala de la Moscova condusă de către profesorul Emelyanov, iar cărțile[1I1],[1U2] publicate de profesori din cadrul acestei școli sunt considerate lucrări de bază în domeniu. Pe parcursul anilor reglarea cu structură variabilă in m.a. – numită, simplu, reglare in mod alunecător – s-a transformat într-o metodă generală, fiind utilizată la un spectru larg de procese care include sistemele neliniare, sistemele multivariabile, sistemele infinit dimensionale ș.a.m.d.

Motivul deosebitului interes manifestat față de reglarea în m.a. îl constituie robustețea SRA – m.a., adică SRA-m.a. are sensibilitate redusă față de perturbații externe de tip sarcină; în plus reglarea în m.a. rezolvă conflictul menționat între performantele dinamice și cele staționare ale SRA.

În primul capitol se prezintă modelarea matematică a unui motor de curent continuu. În capitolul al doilea se proiectează o structură SRA-m.a.-e destinată reglării vitezei unghiulare a unui motor de curent continuu cu excitație separată. Totodată se prezintă rezultatele de simulare numerică a SRA-m.a.-e proiectat. Proiectarea și simularea structurii de reglare se efectuează cu ajutorul programului Matlab și a interfeței grafice Simulink prezentată în capitolul 7.

În capitolul al treilea este prezentată o structură variabilă de reglare în mod alunecător prin comutație bazată pe eroarea de reglare în variantă SVPI.

Proiectarea, simularea și rezultatele simulării comportării SRA-m.a.-e se efectuează tot cu ajutorul interfeței grafice Simulink.

În capitolul 4 se prezintă simularea și studiul unui sistem de reglare în mod alunecător, pentru conducerea unui motor de curent continuu, în variantă PISV.

În următorul capitol se urmăresc aceeași pași cu referire la o structură de reglare în mod alunecător bazată pe reacție după stare fără corecția erorii de reglare.

Capitolul 6 tratează cazul unui sistem de reglare SRA-ma-x cu corecția erorii de reglare.

În capitolul 7 se prezintă proiectarea și simularea unui SRA-ma-x cu observator de stare.

În capitolul 8 se prezintă interfața grafică Simulink.

Ultimul capitol face o comparare a tuturor metodelor de reglare în mod alunecător folosite prezentând totodată calitățile și neajunsurile fiecărei metode recomandând o ordine de folosire a acestor regulatoare.