Компенсация динамической ошибки

ПИ-регулятор

(изодромный
регулятор)

;

на
низких частотах преобладает интегрирующий
эффект (отсутствует статическая ошибка),а
на высоких частотах – эффект от

(качество переходного процесса лучше,
чем при И-законе регулирования).

– закон
регулирования.

1. – отсутствие
   регулятора;

2. –
   П-регулятор;

3. –
   ПИ-регулятор.

Достоинства:

1. Простота
   реализации;

2. Существенно
   улучшает точность регулирования в
   статике:

• Установившаяся
ошибка при постоянном входном воздействии
равна нулю;

• Эта ошибка
нечувствительна к изменениям параметров
объекта.

Недостатки:
повышается астатизм системы на единицу
и, как следствие, снижение запасов
устойчивости, увеличивается колебательность
переходного процесса, увеличивается
.

Реализация
ПИ-регулятора

ПИД-регулятор

На
низких частотах преобладает интегрирующий
эффект, а на высоких – дифференцирующий.

.

– закон
регулирования.

Статическая система
при установке ПИД-регулятора становится
астатической (статическая ошибка равна
нулю), однако в динамике астатизм
снимается за счет действия дифференцирующей
составляющей, т. е. качество переходного
процесса улучшается.

Достоинства:

1. Высокая
   статическая точность;

2. Высокое
   быстродействие;

3. Большой
   запас устойчивости.

Недостатки:

1. Применимы
   для систем, описываемых

дифференциальными
уравнениями невысокого

порядка,
когда объект имеет один или два полюса,

или
может быть аппроксимирован моделью
второго

порядка.

1. Требования
   к качеству управления низкие.

Реализация ПИД-регулятора

где
,

,

,

,
причем
.

По
ЛАЧХ операционного усилителя определяем
.
Тогда передаточная функция реального
регулятора имеет вид
.

В
системах чаще всего применяется
ПИД-регулятор.

Расчёт систем
комбинированного управления

Комбинированное
– такое управление в автоматической
системе, когда наряду с замкнутым
контуром регулирования по отклонению
используется внешнее компенсирующее
устройство по задающим или возмущающим
воздействиям.

Принцип инвариантности
– принцип компенсации динамической и
статической ошибок независимо от формы
входного воздействия по каналу управления
или компенсации возмущающего воздействия.

1. Расчет
   компенсирующих устройств по каналу
   возмущения

Пусть
структурная схема исходной системы
преобразована к виду, изображенному на
рис.1.

Перенесем
на вход системы точку приложения
возмущения (рис. 2).

Запишем
уравнение для выходной координаты:
.

Влияние
на выходную функцию со стороны возмущения
f
будет отсутствовать, если выполняется
условие абсолютной
инвариантности
системы к возмущающему воздействию:

—
условие полной компенсации возмущения.

Внешние
регуляторы используются для получения
инвариантности по каналу возмущения с
точностью до .

Пример.
Пусть объект и регулятор ведут себя как
апериодические звенья. Наибольшая
постоянная времени, как правило,
принадлежит объекту.

Тогда

,

,

,

,

.

Графики
на рис. 3.

1/Тp

Компенсирующая цепь должна обладать
дифференцирующими свойствами, причем
активными дифференцирующими свойствами
на высоких частотах (так как характеристика
отчасти располагается выше оси частот).

1/Т₀

Достижение абсолютной инвариантности
невозможно, однако эффект компенсации
может быть значительным даже при простой
компенсирующей цепи, обеспечивающей
реализацию

в ограниченном диапазоне частот (
на рис. 3).

Технически
трудно и не всегда возможно измерить
возмущение, поэтому при проектировании
систем часто используют косвенные
методы измерения возмущающих воздействий.

2.
Расчет
систем с компенсацией динамической
ошибки по каналу управления

y₁

y₁+u-y

Для этой системы,
структурная схема которой изображена
на рис. 4, справедливы следующие
соотношения:

;

=
– передаточная функция по сигналу
ошибки.

Можем
добиться условия полной компенсации
ошибки, если выбрать компенсирующую
цепь с параметрами:

(1)
– условие абсолютной инвариантности
системы к ошибке по каналу управления.

Передаточная
функция системы с компенсирующей цепью
.

В
этом случае
,

.

Следящие
системы реализуются астатическими.
Рассмотрим пример для таких систем
(рис.5).

В области высоких
частот дифференцирование второго
порядка в компенсирующей цепи приводит
к насыщению усилителей и размыканию
цепи при высоком уровне помех. Поэтому
осуществляется приближенная реализация,
которая дает ощутимый эффект регулирования.

Астатические

системы характеризуются

добротностью

– передаточный

коэффициент
k
определяется при =1
и =k.

Если
k=10,
то ошибка в 10%, так как

,
система низкого качества (рис.6).

Введем
компенсирующую цепь с передаточной
функцией

.
Такой цепью может служить тахогенератор,
если

вход
механический. Реализация системы с
малой добротностью

проста.

Пусть
,
из условия (1) получим
.

Тогда,
имея систему с астатизмом 1-го порядка,
получим систему с

астатизмом
второго порядка (рис.7).

Всегда
Y
отстает от управляющего сигнала; введя
,
уменьшаем ошибку. Компенсирующая цепь
не влияет на устойчивость.

Как
правило, компенсирующее звено должно
обладать дифференцирующими свойствами
и реализовываться с использованием
активных элементов. Точное выполнение
условия абсолютной инвариантности
невозможно в виду технической
нецелесообразности получения производной
выше второго порядка (в контур регулирования
вводится высокий уровень помех, возрастает
сложность компенсирующего устройства)
и инерционности реальных технических
устройств. Количество апериодических
звеньев в компенсирующем устройстве
проектируют равным числу элементарных
дифференцирующих звеньев. Постоянные
времени апериодических звеньев
рассчитывают по условию работы звеньев
в существенной области частот, т.е.

,

.

Соседние файлы в папке Lekcii

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

disserCat — электронная библиотека диссертаций работаем для вас с 2009 года

• Корзина пуста

Вход
|
Регистрация

Вы робот?

Мы заметили, что с вашего адреса поступает очень много запросов.

Подтвердите, что вы не робот

Нейросетевая компенсация динамических ошибок в позиционной системе управления манипуляционным роботом

Авторы:

Аннотация:

Рассмотрена система позиционного управления трёхзвенным манипуляционным роботом. Проведен обзор публикаций по вопросам нелинейной компенсации динамических ошибок в системах программного управления манипуляционными роботами с использованием нейронных сетей. Представлено математическое описание системы управления с нелинейной компенсацией динамики исполнительного механизма робота. Проведено обучение многомерных нелинейных нейросетевых компенсаторов динамических ошибок, обусловленных действием инерционных, кориолисовых и гравитационных нагрузочных моментов в приводах робота. Разработаны компьютерные модели системы управления с различными вариантами многомерных нейросетевых компенсаторов, включаемые в разомкнутый канал управления и замкнутый контур системы управления. Проведено компьютерное моделирование систем с прототипными и нейросетевыми компенсаторами рассматриваемых типов. Сделан сравнительный анализ динамических ошибок в системах управления с различными комбинациями нейросетевых компенсаторов. Даны рекомендации по программной реализации нейросетевых компенсаторов для реальных позиционных систем управления манипуляционными роботами.

ОЛ ИСАЙИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61} Дополнительное к авт. Свил-ву (511) М. Кл.

Ц 05 F 1/56 (22) Зайвлено0?0474 (2I) 2012071/24-07 с нрисое)1инением заявки 36 (23) Приоритет (43) Опубликовано 251278. Бюллетень Рй 47 (45) Дата опубликования описания 28.12.78

Государственный комитет

Совета Министров СССР но дедам изобретений и открытий (53) УДК 621 ° 316

° 722.1 (088. p2) Авторы изобретений

В.E. Китаев, A.A. Бокуняев, Б.В ° Горбачев, М.Ф. Колканов, С.Н. Прытков и Г.С. Стоянов (73) Заявитель

Московский ордена Трудового Красного Знамени электротехнический институт связи. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ

ОШИБКИ ИСТОЧНИКА ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротех нике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания.

Известны устройства для уменьшения динамической ошибки источников электропитания fl) (2) .

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для уменьшения динамической ошибки источника постоянного напряже- 10 ния, содержащее блок управления, входом подключенный к измерительной

RC -цепи, соединенной с выводами для подключения к источнику постоянного напряжения, а выходом — с управляющим 15 входом регулирующего транзистора, силовая цепь которого включена между одноименными выводом для подключения к источнику постоячного напряжения и выводом вспомогательного источника постоянного напряжения, другая пара выводов которых соединена непосредственно (2).

Данное устройство не работоспособно в низковольтных источниках постоянного напряжения (менее 5 В),поскольку минимальное напряжение перехода коллектор-эмиттер одного из регулирующих транзисторов может превышать напряжение на выходе источника.

Цель изобретения заключается в расширении диапазона выходного напряжения источника постоянного напряжения.

Это достигается тем, что устройство снабжено вторыми вспомогательным источником и регулирующим транзистором, управляющий вход которого соединен с выходом блока управления, а силовая цепь включена между раэноименными выводом для подключения к источнику постоянного напряжения и выводом второго вспомогательного источника постоянного напряжения, другая пара выводов которых соединена непосредственно.

На чертеже представлена. структурная схема устройства.

Оно содержит блок управления 1, измерительную RC -цепь 2, источник постоянного напряжения 3 с нагрузкой 4„ регулирующие транзисторы 5 и 6, вспомогательные источники пос= тоянного напряжения 7 и 8 °

Устройство работает следующим образом.

При возникновении на нагрузке 4 источника 3 динамической ошибки положительного знака (всплеск напряжения) ее компенсация осуществляется регулирующим — ðàíçèñòîðîì 5 в цепи вспомо638932

Формула изобретения

Составитель Л.Стрелкнн

Техред И.Борисова Корректор А.Власенко

Редактор Л.Народная

Заказ 7279/35 Тираж 99l Подписное цНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва„, Ж-35 Раушская наб. д. 4 5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 гательного источника 8, включенного встречно с выходом источника 3, При возникновении на нагрузке 4 динамической ошибки отрицательного анака (провал напряжения) компенсация ее осуществляется регулирующим транзистором 6 в цепи вспомогательного источника 7, включенном согласно с выходом источника 3. При таком включении регулирующего транзистора 5 и вспомогательного источника постоянного напряжения 8 минимальный уровень напряжения источника постоянного напряжения 3 практически не ограничен.

Устройство для уменьшения динамической ошибки источника постоянного напряжения, содержащее блок управления, входом подключенный к измерительной Ю -цепи, соединенной с выводами для подключения к источнику постоянного. напряжения, а выходом— с управляющим входом регулирующего транзистора, силовая цепь которого включена между одноименными выводом для подключения к и» òî÷íèêó постоянного напряжения и выводом вспомогательного источника постоянного напряжения, другая пара выводов которых соединена непосредственно, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона выходного напряжения источника постоянного напряжения, оно снабжено вторыми вспомогательным источником н регулирующим

30 транзистором, управляющий вход которого соединен с выходом блока управления, а силовая цепь включена разноименными выводом для подключения к источнику питания постоянного напряжения и выводом второго вспомогательного источника постоянного напряжениядругая пара выводов которых соединена непосредственно.

Источники информации, принятые во ,@ внимание при экспертизе:

1. Источники электропитания на полупроводниковых приборах. Под ред.

С.Д. Додика, Сов.радио, 1969, с. 225.

2. Авторское свидетельство СССР

9 297038, S 05 F 1/10, 1969.