dspace זווית - Y מחשב מנוע ואנקודר כרטיס ו- driver

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "dspace זווית - Y מחשב מנוע ואנקודר כרטיס ו- driver"

Σουσάννα Διδασκάλου
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ת : 1 ניסוי - מנוע מצביע מטרת הניסוי מטרת הניסוי היא לתרגל את הנושאים הבאים: זיהוי פונקציות תמסורת של מנועים חשמליים, בנית חוגי בקרה עבור מערכת המופעלת ע"י מנוע חשמלי עם דרישות כגון רוחב סרט, עודפי הגבר ופזה ומיקום קטבים, מימוש אלגוריתם בקרה במערכת ניסוי ובחינת ההשפעה של דרישות התכנון על תגובת החוג הסגור. מערך הניסוי מערך הניסוי המתואר סכמתית באיור 1 כולל מחשב PC בו מותקן כרטיס לעיבוד אותות של חברת,dpace יחידת הספק ומנוע C שעל צירו מורכבת זרוע. זווית המנוע נמדדת על ידי אנקודר (מד זווית) המורכב על ציר המנוע ודיוקו 4 יחידות לסיבוב. כרטיס ה- dpace אשר כולל מיקרו-מעבד וערוצי קלט פלט,/A),A/ Ecder Iterface וכו') משמש לצורך הפעלת אלגוריתם הבקרה. מחשב זווית - Y PC כרטיס אות בקרה - U יחידת הספק ו- driver מנוע ואנקודר dpace איור 1 יאור סכמאתי של מערכת הניסוי הערה: בתחילת המעבדה יש להגיש דו"ח מכין הכולל פתרון לשאלות ההכנה המוצגות בהמשך.

2 שאלות הכנה רקע תיאורטי על מודל של מנוע C ניתן למצוא בספר: Mdere Ctrl Syte, R.C. rf, R.H. Bihp. () G Y U קירוב טוב למודל המנוע והזרוע נתון ע"י פונקצית התמסורת הבאה: () 1.5 () ( a) (.) כאשר הכניסה U( ) היא מתח המסופק על ידי הבקר (כרטיס ה-,(dpace Y( ) היא זווית המנוע ברדיאנים. הבאה של המערכת: בחוג סגור ובתוספת בקר, () והיציאה מתקבל התיאור R() - () ספק מנוע וזרוע בקר (dpace) ( a) Y() איור : מודל המערכת בחוג סגור דרישות הכנה: כאשר 1) T ( ), פונקצית התמסורת של החוג הסגור היא: שרטט תגובה לכניסת מדרגה עבור הערכים: () 1 t 1 ec a ξ ( )T (במקרה זה) היא פונקצית תמסורת של מערכת מסדר שני, האם ניתן לקבוע על סמך התגובה לכניסת מדרגה את הפרמטרים ו- ξ מתוך התגובה (מתוך הגרף, ללא שימוש ב- ו- a הנתונים). תהליך זה של חישוב מערכת.,אם כן חשב את ו- ξ הפרמטרים המאפיינים את פונקצית התמסורת נקרא זיהוי במהלך הניסוי נשתמש בתהליך דומה כדי לזהות את הפרמטרים המאפיינים את המנוע והזרוע במעבדה. a ו-

3 3 ( לצורך תכנון וביצוע סימולציות אנו מניחים כי מודל המנוע לינארי, למעשה מנוע חשמלי כולל גם תופעות לא לנאריות, כגון חיכוך קולומבי. חיכוך קולומבי הוא כוח (או מומנט) קבוע הפועל בניגוד לכיוון התנועה וניתן לתיאור באופן מקורב ע"י הפונקציה הבאה: כאשר: f b ( θ & ) F ig( θ& ) f ( θ & b ) ig ( x) 1 1 x > x < θ & שרטט תגובת לכניסת מדרגה תוך התחשבות בחיכוך הקולומבי כאשר.4 F. השווה לתגובה שהתקבלה ללא התחשבות בחיכוך (סעיף 1). 1 ו- הנחיות לגבי ביצוע סעיף זה. מודל הכולל חיכוך קולומבי הוא מודל לא לינארי. פתרון של משואות דיפרנציאליות לא לינאריות אפשרי ע"י שימוש בפקודה OE45 של ה-.MATLAB הסימולציה בסעיף זה מבוצעת ע"י שמירת הפונקציה הבאה בקובץ.clb. fucti dxclb(t,x) 1; 1.34; a.3; U1; F.4; fb-f*tah(1*x()); dx[ x() ; -**x(1) - a*x() fb **U ];» [t,x]de45('clb',[ 1],[;]);» yx(:,1);» plt(t,y)» title('step repe')» xlabel('tie [ec]')» grid והקלדת הפקודות הבאות ב-.MATLAB הערה: בסימולציה זו הפונקציה ) & θ ig( הוחלפה בקירוב רציף ) & 1θ. tah(

4 4 נגדיר: 3) תכנן בקר קבוע ( 3j) 1 db L ) L ( ) ( ) G( (פונקצית התמסורת של החוג הפתוח) ( ) כך ש: שרטט תגובה לכניסת מדרגה. מקדם הריסון. מתוך הגרף (או על סמך חישוב תיאורטי) חשב את במערכת מסדר שני ניתן למצוא קשר מדויק בין מקדם הריסון לבין עודף הפזה.P.M. מהו הקשר? כמה טוב הקירוב תגובת המערכת לכניסת מדרגה. על סמך הקשר הזה חשב את עודף הפזה ובדוק עד. P.M. 1ξ מה ניתן לומר על גודלו של P.M. (במקרה זה) ואופי חשב את רוחב הסרט של החוג הסגור. 4) כדי לשפר את יציבות המערכת יש להגדיל את ה-.P.M. תכנן בקר קבוע P.M. 45 ( ) כך ש: חשב את רוחב הסרט של החוג הסגור. שרטט תגובה לכניסת מדרגה, השווה עם התגובה שהתקבלה בסעיף משפיע שינוי רוחב הסרט על מהירות התגובה של המערכת. 3 ותאר כיצד 5) כדי להגדיל את ה- P.M. מבלי לשנות באופן משמעותי את רוחב הסרט (שהתקבל בסעיף 3) יש לתכנן רשת קידום. תכנן רשת קידום כך ש: ( 3j) 1 db L P.M. 45 ( ) φ G 3j () τ 1 אופן התכנון: תכנן רשת קידום מהצורה ατ 1 חשב את הפזה המקסימלית של הרשת 1 i φ α 1 iφ חשב α τ 1 α τ וחשב 3 rad מקם את מרכז הרשת ב- ec τ3j 1 L ατ3j 1 ( 3j) G( 3j) 1 כך ש חשב שרטט גרף בודה של החוג הפתוח ובדוק שדרישות התכנון מתקיימות. חשב את רוחב הסרט של החוג הסגור. שרטט תגובה לכניסת מדרגה והשווה לתוצאות של סעיפים 3 ו- 4.

5 5 6) תכנן בשיטה של מיקום קטבים בקר PI מהצורה: כך שיתקבלו הביצועים הבאים: () P P.O. 3% I τ 1 ( verht), t. 4 r אופן התכנון: בחר שני קטבים דומיננטיים המקיימים את דרישות התכנון, בחר שני קטבים נוספים המרוחקים פי 1 (יחסית לקטבים הדומיננטיים) מהציר הממשי. חשב את הפרמטרים,,, τ כך שלחוג הסגור יהיו הקטבים הדרושים. P I מהלך הניסוי מהלך הניסוי מבוסס על השלבים הבאים: 1. זיהוי המערכת (זיהוי הפרמטרים המאפיינים את מודל המנוע והזרוע).. תכנון חוגי בקרה על סמך המודל שהתקבל בזיהוי ודרישות התכנון המופיעות בהמשך, ביצוע סימולציות המוכיחות את קיום דרישות התכנון והפעלת חוגי הבקרה במערכת הניסוי. הערה: לפני תחילת הניסוי יש לקבל תדריך מפורט ממדריך המעבדה לגבי אופן הפעלת מערכת הניסוי. 1. זיהוי מערכת הניסוי להלן תקציר שיטת הזיהוי שתשמש אותנו במסגרת הניסוי. נתונה המערכת שבאיור 3 כאשר הוא בקר קבוע (פרופורציוני) וכאשר הפרמטרים a ו- מאפיינים את פונקצית התמסורת של המנוע. R() - ( a) Y() איור 3: מודל המערכת לצורך זיהוי

6 6 פונקצית התמסורת של החוג הסגור היא: T () a ξ זוהי פונקצית תמסורת של מערכת מסדר שני, הפרמטרים. תגובה של מערכת זו לכניסת מדרגה היא: ξ ו- ניתן לאפיין אותה על ידי שני y 1 ξ t () t 1 e i( t θ) 1 ξ d 1 ( 1 ξ ), θ c ( ξ), < ξ 1 d < כאשר: Percet Overht d התגובה מאופיינת בתנודות (מתרסנות) בתדירות ו ב- P.O. e ξπ 1 ξ 1% בשיעור: 1 תהליך הזיהוי כולל את השלבים הבאים: הפעל את המערכת בחוג סגור עם בקר קבוע וכניסת מדרגה P.O. ו- d. r () t 1rad מדוד מתוך גרף תגובת המערכת. חשב a ו- ע"פ הקשרים והנוסחאות שהוצגו. זהה את הפרמטרים a ו- באמצעות השיטה המתוארת. לכניסת מדרגה בצע סימולציה של תגובת המנוע בחוג סגור עם בקר קבוע 1 (השתמש בפרמטרים a שהתקבלה בניסוי, מדוע קיים הבדל. ו- שמצאת בניסוי). השווה עם תגובת המערכת

7 7. תכנון חוגי בקרה (1 נגדיר: ) L ( ) ( ) G( (פונקצית התמסורת של החוג הפתוח) תכנן בקר קבוע ( ) כך ש: ( 3j) 1 db L הפעל את המנוע עם בקר זה וכניסת מדרגה. לפי התיאוריה למערכת שבציור 3 שגיאת מצב מתמיד אפס, מדוע בכל זאת שגיאת המצב המתמיד בניסוי שונה מאפס? מתוך הגרף חשב בצורה מקורבת את מקדם הריסון ועודף הפאזה של המערכת. כדי להגדיל את מקדם הריסון מבלי להקטין בצורה משמעותית את רוחב הסרט יש להוסיף רשת קידום. ( ו- תכנן רשת קידום כך ש: א) ב) הפעל את המנוע עם רשתות הקידום וכניסת מדרגה. שרטט תגובה לכניסת מדרגה, השווה בין א ו- ב, השווה עם 1. ( 3j) 1 db L P.M. 3 P.M. 45 מדוד את ביצועי המערכת ( P.O., t r מתוך גרפי התגובות שהתקבלו בשאלה. ) (3 () P תכנן בשיטה של מיקום קטבים בקרי PI מהצורה: I τ 1 כך שלמערכת יהיו ביצועים דומים לאלו שהתקבלו בשאלה. הפעל את המנוע עם בקרי ה- PI וכניסת מדרגה. שרטט תגובה לכניסת מדרגה, השווה עם התגובות שהתקבלו בשאלה.

Σχετικά έγγραφα

TECHNION Israel Institute of Technology, Faculty of Mechanical Engineering מבוא לבקרה (034040) גליון תרגילי בית מס 5 ציור 1: דיאגרמת הבלוקים

TECHNION Israel Institute of Technology, Faculty of Mechanical Engineering מבוא לבקרה (034040) גליון תרגילי בית מס 5 ציור 1: דיאגרמת הבלוקים TECHNION Iael Intitute of Technology, Faculty of Mechanical Engineeing מבוא לבקרה (034040) גליון תרגילי בית מס 5 d e C() y P() - ציור : דיאגרמת הבלוקים? d(t) ו 0 (t) (t),c() 3 +,P() + ( )(+3) שאלה מס נתונה