תכן חוגי בקרה למערכת סרוו

מציג: קוניאבסקי אלכס

מנחה:זסלבסקי וולדיסלב

מטרת הפרויקט

תכן אלגוריתמי בקרת זווית עבור מערכת

סרוו הכוללת:

DC מנוע •

תמסורת מכנית•

אמצעי משוב•

מערכת אשר מועמסת ע"י עומס קפיצי•

תוכן העבודה

התכן מתבסס על שתי קונפיגורציות עיקריות

בקרת מתח-מתח•בקרת מתח-זרם•

הרחבת תכן לקונפיגורצית מתח-זרם:מערכת לא ליניארית• מימוש סיפרתי•

Motor

Load

Gear

מודל המערכת

מודל המערכת )המשך(פרמטרים:

0.9 EfficiencyGear

125 N RatioGear

m/rad][N 11.45 K Stiffness Spring

]sec/%[15105 K Constant BEMF

m/A][N 15% 105 K Constant Torque

][ 50%) ; (-12% 11 R Resistance Armature

[H] 30% 103 L Induction Armature

]m[Kg 10 J Armature InertiaRotor

s

2- e

2-t

3-

2-6

radV

מודל המערכת )המשך(

קטבים:

P1קוטב מכני של המנוע - P2קוטב מכני של הקפיץ - P3 קוטב חשמלי של המנוע -

RKsLKNKKsRJNsLJN

NK

V sset

t

in

l

)( 22232

53443

152

5.51

P

P

P

דרישות

%3sse , %97in

out

שגיאת מצב מתמיד

Hzf 3025 ,

Hzr fw 2sec/ רוחב סרט

10 עד % O . S 00 5545.. MP עודף יציבות בפאזה

dBMG 1512.. עודף יציבות בהגבר

2 4 V ממקור מתח

25 ° סימליתפקודה מק

חוג "מתח-מתח"

שיטה זו מאופיינת ע"י כך שיציאת

הבקר היא פקודת מתח למנוע

בקר פרופורציונלי עם פרפילטר

22

2

2)(

nn

n

wws

wsH

160nw8.0

1200pK הגבר הבקר

פרפילטר

כאשר

H(s)

מספק עמידה בדרישת מצב מתמיד

מספק דינמיקה נדרשת

Step Response של מערכת עם פרמטרים הנומינליים

Step Response עבור R=1.5Rnom

PID תכן בקר

/0הורדת סדר המערכת ע"י RLe

חוג פתוח:

(המשך ) PIDתכן בקר

בחירת קבועי הבקר לצורך צמצום קטבים של המערכת •פונקצית תמסורת :•

)()( 2sKsKKs

KsG dpi

pidpid

si RKK NK

KK

t

cpid 22JNRK d 2NKKK etp

set

t

RKsNKKsJNR

NKsT

2222)(

מקדמי הבקר:•

Step Response עם בקר PID R=1.5Rnomעבור

חוג "מתח-זרם"

עיקרון השיטה הוא בכך שיציאת בקר היא •פקודת זרם

החוג נסגר ע"י מדידת זרם המנוע•

רוחב סרט גבוהה •

Rמונע במידה ניקרת את השפעת שינוי •

חוג זרם

( :PI בקר •1

()(s

KKKsT ipcur

RK i LK p

6000curK

• BW = 600 Hz

חוג מהירות

•BW = 200 Hz

: PIבקר •

1

1

)(2

sK

Ks

K

J

sK

K

s

i

p

i

i

p

חוג מהירות

JwKJwK pi 2 ;2

8.1iK 024.0pK

מקדמי הבקר:

חוג מצב

• BW = 25 Hz בעל הגבר:P בקר •

tstat K

NwK

חוג מצבStep Response:עבור חוג מצב

רווית מתח ובקרה לא ליניארית

24Vבמערכת מתח הספקה •חייבים להוסיף מגבלים במודל כדי •

להתאים אותה למערכת פיסיקליתבלי שינויים בבקר מערכת יוצאת •

מיציבות

מתח כניסה מערכת ליניארית:למנוע )אות הבקרה( עבור פקודה °

5

מגבל מתח• מגבל זרם•• Antiwindup

:אלמנטים לא ליניאריים

רווית מתח ובקרה לא ליניארית

לא ליניארי PIחוג זרם עם בקר •

לא ליניארייםPIחוג מהירות עם בקר •

רווית מתח ובקרה לא ליניאריתמקסימלית עם ובלי עומס סימולציות עבור פקודה•

Step Response

רווית מתח ובקרה לא ליניאריתמקסימלית עם סימולציות עבור פקודה•

ובלי עומס )המשך(מתח כניסה

רווית מתח ובקרה לא ליניאריתסימולציות של התנהגות זרם עבור פקודות •

עם ובלי עומס °25ו- °5

מימוש ספרתי של אלגוריתם בקרה

דיסקרטיזציה חוג זרם

:Zero Order Hold של Padeקירוב •Ts

TsGh /2

/2)(

פיגור הפזה :•2

wT

שיקולים לקביעת קצב הדגמה:

משפט הדגימה של נייקוויסט•

קטבים של המערכת:•-71. -179; 1149i; - -463

1149i; + -463 ;3921 ;6068

654

321

PPP

PPP

סימולציות•

מימוש ספרתי של אלגוריתם דיסקרטיזציה של חוג מתח-זרם )המשך(בקרה

:Zהתמרה T

zs

11

מימוש ספרתי של אלגוריתם בקרה

דיסקרטיזציה של החוגים הפנימייםחוג זרם

חוג מהירות

מימוש ספרתי של אלגוריתם בקרה

קביעת קצב הדגמה )המשך(50סימולציות של פקודה

מסקנות

נעשה תכן בקרה למערכת סרוו•

ניבחנו שיטות שונות של בקרה ליניארית•

התכן הורחב על ידי אלמנטים לא ליניאריים•

נעשה תכן של בקר סיפרתי•