1 / 17

Синтез цепей управления подвижного фрезерного агрегата Дипломная работа

Федеральное агентство по образованию Южно-Уральский государственный университет Кафедра «Приборостроение». Синтез цепей управления подвижного фрезерного агрегата Дипломная работа. Батаков Михаил Юрьевич, ПС-571 Руководитель: Кацай Д.А., к.т.н., доцент

iliana
Download Presentation

Синтез цепей управления подвижного фрезерного агрегата Дипломная работа

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Федеральное агентство по образованию Южно-Уральский государственный университет Кафедра «Приборостроение» Синтез цепей управления подвижного фрезерного агрегатаДипломная работа Батаков Михаил Юрьевич, ПС-571 Руководитель: Кацай Д.А., к.т.н., доцент Консультант: по IT технологиям, Лысова А.А., ведущий программист

  2. Цели и задачи дипломной работы Цель работы: разработка системы управления подвижного модуля агрегата ротационного фрезерования малогабаритного для ручного использования (АРФа-М). Задачи работы: - синтезировать математическую модель объекта управления; - выполнить моделирование динамики системы управления; - синтезировать обратную связь с помощью ШИМ-регулятора; - разработать микроконтроллерную систему управления; - разработать эскизный проект агрегата ротационного фрезерования малогабаритного для ручного использования (АРФа-М).

  3. Структурная схема системы управления Структурная схема системы управления включает в себя: объект управления (платформа с фрезерным модулем), систему ультразвуковых датчиков, наблюдатель Люинбергера и ШИМ-регулятор, которые реализованы программно на микроконтроллерной плате.

  4. Математическая модель объекта управления где mf – масса фрезерного модуля; Kd – коэффициент демпфирования системы; С – коэффициент жесткости системы; y – регулируемая величина; FУПР – управляющее воздействие; FВОЗМ – возмущение. В качестве возмущения в системе выступает вес фрезерного модуля: FВОЗМ=Pf=mfg. В качестве управляющего воздействия выступает жесткость пружинного подвеса: FУПР=Сy. В положении равновесия: FВОЗМ=FУПР.

  5. Математическая модель объекта управления в переменных состояния Переменные состояния: Дифференциальное уравнение движения модуля в переменных состояния: Матрицы состояния и управления соответственно:

  6. Настройка параметров регулятора Матрица Система управления синтезируется методом модального управления, который позволяет реализовать в системе требуемые свойства путем управления корнями характеристического уравнения. Алгоритм: Желаемый характеристический полином Характеристическое уравнение рассматриваемой системы с неизвестными параметрами регулятора Корни желаемого характеристического полинома Параметры регулятора, обеспечивающие желаемое расположение корней характеристического полинома

  7. ШИМ-управление sh(t) t

  8. Синтез наблюдателя Люинбергера Дифференциальное уравнение полноразмерного наблюдателя Люинбергера: где G – матрица Люинбергера; P – матрица регулятора; (A-BP) – матрица состояния замкнутой системы. Элементы матрицы G определяются по алгоритму, согласно которому произведена настройка регулятора. Матрица G выбирается таким образом, чтобы наблюдатель обладал большим по сравнению с замкнутой системой быстродействием, и чтобы придать матрице (A-BP-GC) заранее предписанные корни. Расширенная матрица состояния:

  9. Схема моделирования разработанной системы управления с помощью программы MathCAD

  10. Результаты моделирования в программе MathCAD значение скорости восстановленное значение скорости t значение координаты σ восстановленное значение координаты Показатели качества переходной характеристики: перерегулирование σ=15,7%, время регулирования tP=2,6с. t tP

  11. Разработка микроконтроллерной системы управления считыватель карт MMC/SD микроконтроллер ATmega128 Микроконтроллерный блок управления AVR-SAVVY128 на основе микроконтроллера ATmega128 интерфейс портов ввода-вывода интерфейс RS-232 интерфейс USB

  12. Эскизный проект агрегата ротационного фрезерования Агрегат ротационного фрезерования малогабаритный для ручного использования (АРФа-М)

  13. Фрезерный модуль с исполнительным двигателем

  14. Система ультразвуковых датчиков

  15. Микроконтроллерный блок управления в кожухе

  16. Организационно-экономический раздел Затраты на внедрение проекта: 2 865 944 руб. Срок окупаемости проекта: 7 месяцев.

  17. Выводы по работе 1) синтезирована математическая модель объекта управления; 2) выполнено численное моделирование работы привода по перемещению фрезерного модуля; 3) синтезирована обратная связь с помощью ШИМ-регулятора, произведена настройка регулятора; 4) выбрана аппаратная платформа для дальнейшей разработки и реализации алгоритма программного управления; 5) разработан эскизный проект агрегата ротационного фрезерования малогабаритного для ручного использования; 6) масса фрезерного модуля mf=15 кг; 7) показатели качества переходной характеристики, характеризующие быстродействие системы: перерегулирование σ=15,7%, время регулирования tP=2,6 с; 8) расчетная мощность исполнительного двигателя: N=4,7 КВт.

More Related