Анализ качества переходных процессов в нечетких системах управления электроприводом
Повышение качества автоматизированных электромеханических систем; использование принципов адаптивного управления. Интеллектуальные технологии формирования адаптивных алгоритмов регулирования, нечеткие системы управления тиристорными электроприводами.
Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 27.09.2012 |
Размер файла | 627,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Астраханский государственный технический университет
Кафедра «Электрооборудование и автоматика судов»
Кафедра транспорта и организации перевозок
Моделирование и анализ качества переходных процессов в нечетких системах управления электроприводом
Кабылбекова Виктория Васильевна,
старший преподаватель
Кулахметов Рустам Фаридович,
аспирант
Перспективным путем повышения качества функционирования автоматизированных электромеханических систем является использование новых современных принципов автоматического управления - адаптивного управления.
Наибольшее распространение среди интеллектуальных технологий формирования адаптивных алгоритмов регулирования и управления в области электропривода (ЭП) получила технология нечеткого управления (Fuzzy-control) [1, 2].
В работе проведен сравнительный анализ основных показателей качества переходного процесса для классической и нечеткой систем управления с целью выявления преимуществ и недостатков последней. Построены две модели систем управления: классическая двухконтурная система стабилизации скорости двигатель постоянного тока - управляемый выпрямитель (ДПТ-УВ) с ПИ-регулятором и система стабилизации ДПТ-УВ на основе нечеткого регулятора скорости. Моделирование систем стабилизации и дальнейший анализ переходных процессов осуществлялся с помощью среды моделирования MatlabSimulink.
В качестве данных для расчета применялись технические характеристики лабораторной установки, имеющейся в распоряжении кафедры «Электрооборудование и автоматика судов» Астраханского государственного технического университета. После проведения необходимых математических расчетов и выбора наиболее оптимальных передаточных функций, для каждого элемента была разработана полная функциональная схема классической двухконтурной системы стабилизации скорости ДПТ-УВ (рис.1.):
Для получения графиков переходных процессов на основе модели классической системы стабилизации скорости был проведен следующий опыт.
автоматизированный адаптивный нечеткий управление
Рис. 1. Полная функциональная схема двухконтурной системы стабилизации в среде моделирования MatlabSimulink
Имеющиеся в составе построенной модели стандартные блоки системы Matlab - генераторы ступенчатого сигнала Step, которые в данном случае выполняют роль задающего сигнала и нагрузки, позволяют изменять свои величины в заданный момент времени. Благодаря этому, исследуемая модель будет запущена в работу со следующими условиями:
1. Система запускается с сигналом задания о.е. и под нагрузкой о.е.
2. В момент времени t = 7,5 с сигнал задания уменьшается вдвое.
3. В момент времени t = 15 с момент нагрузки возрастает.
При правильной настройке всех параметров системы, ее реакция по скорости на отмеченные выше скачки сигнала задания и нагрузки будет выглядеть следующим образом (рис. 2):
Далее была построена модель системы стабилизации скорости ДПТ-УВ на основе нечеткого регулятора. Основные принципы моделирования нечеткого регулятора скорости, при помощи пакета расширения FuzzyLogicToolbox, для системы ДПТ-УВ описаны в статье [3].
Модель системы стабилизации скорости ДПТ-УВ с нечетким регулятором, построенная с помощью среды моделирования MatlabSimulink, представлена на рисунке 3:
Рис. 2. График переходных процессов классической системы стабилизации скорости
Рис. 3. Модель системы стабилизации скорости ДПТ с нечетким регулятором
Переходные процессы, полученные с помощью данной модели, приведены на рисунке (рис. 4.):
Рис. 4. Графики переходных процессов для модели системы стабилизации с нечетким регулятором скорости
Далее проводился сравнительный анализ основных показателей качества переходных процессов по полученным графикам для построенных моделей.
Оценка качества переходных процессов проведена по следующим основным показателям: время регулирования (); перерегулирование (); частота колебаний; число колебаний (n), время достижения первого максимума (); время нарастания переходного процесса (); декремент затухания ()
Переходные процессы по скорости были рассмотрены для 3-х режимов:
1) переходной процесс при пуске под нагрузкой (t = 0c);
2) переходной процесс в момент времени t = 7.5с, когда сигнал задания уменьшается вдвое;
3) переходной процесс в момент времени t = 15с, когда нагрузка возрастает.
Цифровой анализ качества переходных процессов для исследуемых моделей, приведен в таблице 1:
Таблица 1
Сравнительный анализ графиков переходных процессов исследуемых моделей
Осн. показ. качества п.п. |
Режим 1 |
Режим 2 |
Режим 3 |
||||
Класс. модель |
Нечеткая модель |
Класс. модель |
Нечеткая модель |
Класс. модель |
Нечеткая модель |
||
,с |
4 |
1.5 |
3 |
1.2 |
3 |
2 |
|
,% |
62.3 |
40 |
36.4 |
10.4 |
2.6 |
1.03 |
|
9.37 |
7.85 |
7.85 |
7.39 |
8.97 |
8.97 |
||
n |
5 |
2 |
4 |
2 |
5 |
3 |
|
,с |
0.25 |
0.27 |
0.7 |
0.6 |
0.5 |
0.5 |
|
,с |
0.18 |
0.13 |
0.3 |
0.5 |
0.3 |
0.35 |
|
3.23 |
19.3 |
3.5 |
4 |
2.5 |
8 |
По данным, приведенным в таблице, можно сделать следующие выводы:
1. Для первого режима, при пуске под нагрузкой - модель системы стабилизации скорости с нечетким регулятором обеспечивает время переходного процесса по скорости меньше, чем классическая модель (62%). Так же переходной процесс по скорости для модели с нечетким регулятором отличается меньшими значениями величины перерегулирования (35%), частоты (16.2%), числа колебаний (60%) и большей величиной декремента затухания (83.3%).
2. Для второго режима, при скачке сигнала задания - модель системы с нечетким регулятором обеспечивает на 30-35% меньшие провалы по скорости, чем модель классической системы. При этом уменьшается временем регулирования (практически в два раза) и число колебаний за время регулирования (50%).
3. Для третьего режима, при скачкообразном изменении нагрузки - модель системы стабилизации с нечетким регулятором обеспечивает меньшие провалы по скорости (45-50%), чем классическая модель, а также характеризуется меньшим значением временем регулирования (33 %) и числа колебаний (40%).
На основании полученных в ходе исследования результатов, можно сделать вывод, что замена классического регулятора скорости, на регулятор идентичной структуры, но построенный по принципам нечеткой логики приводит к существенному повышению качества переходного процесса системы.
Литература
1. Макаров И.М., В.М. Лохин, С.В. Манько, М.П. Романов Искусственный интеллект и интеллектуальные системы управления / Отделение информ. технологий и вычислит. систем РАН. - М.: Наука, 2006. - 333с.
2. Зайцев А.И. Применение нечетких систем управления в электроприводах./А.И. Зайцев, Г.Л. Муравьев, В.Л. Сташнёв. - www.electro.nizniy.ru// papers/4/00407.html.
3. Кабылбекова В.В, Кулахметов Р.Ф, Надеев А.И. Нечеткие системы управления тиристорными электроприводами // Датчики и системы, 2009. №5. С. 37-39.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Методы исследования динамических характеристик систем автоматизированного управления. Оценка качества переходных процессов в САУ. Определение передаточной функции замкнутой системы, области ее устойчивости. Построение переходных характеристик системы.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 29.06.2012Производство инженерных расчетов по оценке качества переходных процессов. Исследование влияния динамического параметра рулевого привода на качество переходного процесса. Влияние коэффициента передачи разомкнутой системы на устойчивость системы управления.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 20.04.2014Построение переходных процессов в системах автоматического регулирования. Исследование ее устойчивости по критериям Михайлова и Найквиста. Построение кривой D-разбиения в плоскости двух действительных параметров. Прямые показатели качества регулирования.
контрольная работа [348,6 K], добавлен 09.11.2013Синтез систем автоматического регулирования простейшей структуры и повышенной динамической точности; получение переходных характеристик, соответствующих предельно-допустимым требованиям показателей качества системы; формирование управляющего воздействия.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 11.04.2013Определение устойчивости и оценки качества систем управления. Расчет устойчивости Гурвица. Моделирование переходных процессов. Задание варьируемого параметра как глобального. Формирование локальных критериев оптимизации. Исследование устойчивости СУ.
курсовая работа [901,9 K], добавлен 19.03.2012Частотные показатели качества системы автоматического управления в переходном режиме. Полный анализ устойчивости и качества управления для разомкнутой и замкнутой систем с помощью критериев Гурвица и Найквиста, программных продуктов Matlab, MatCad.
курсовая работа [702,6 K], добавлен 18.06.2011Уравнения связей структурной схемы САУ. Анализ линейной непрерывной системы автоматического управления. Критерии устойчивости. Показатели качества переходных процессов при моделировании на ЭВМ. Синтез последовательного корректирующего устройства.
контрольная работа [157,2 K], добавлен 19.01.2016Оценка качества дискретной системы по переходной функции. Интегральные методы анализа качества. Точность дискретных систем управления. Корневые методы анализа качества. Теорема о конечном значении дискретной функции. Особенности преобразования Лапласа.
реферат [82,2 K], добавлен 27.08.2009Обоснование необходимости регулирования мощности. Анализ систем регулирования мощности в стандарте CDMA. Способы совершенствования алгоритмов управления мощностью. Абонентская емкость ячейки системы CDMA. Управление мощностью обратной линии связи.
дипломная работа [248,5 K], добавлен 14.10.2013Техническая характеристика конвейерного транспорта, разработка системы автоматического управления. Выбор силового электрооборудования. Построение структурной схемы регулирования тока, контура регулирования скорости. Синтез системы векторного управления.
курсовая работа [842,6 K], добавлен 27.03.2013