Ž. marković - metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastično...

Upload: zeljkomarkovic

Post on 19-Feb-2018

217 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    1/145

    ______________________________________________________

    ,,22000033..

    ::,,....

    ..::9922//9977

    ::....,,

    ....

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    2/145

    1 .................................................. ........................................................... ........................................... 3

    1.1 ...................................................... ........................................................... ... 31.2 .................................... 41.3 ...................................................... ........................................................... ............. 8

    2 ........................ 10

    2.1 ................................................ 102.2 ..................................................... ........................................................... ........... 12

    3 ...15

    3.1 ......................................................... ........................................................... . 163.2 ................................. 173.3 ...........................18

    3.4 ............................. 253.5 ..................................................... ..................... 283.6 ....................................... 303.7 ....................................................... ............................... 333.8 ....................................................... ........... 363.9 ........................................................... . 403.10 ............................................... ..... 44

    4 .......................................................... ............................... 48

    4.1 - .......................................................... ........... 48

    4.2 ........................................................ ......................................... 54

    5 ...................................................... ............................... 59

    5.1 ...................................................... ......................................... 595.2 ......................................................... ........... 645.3 .......................................................... ............................... 685.4 .......................................................... ............................... 72

    6 ....................................... 73

    6.1 .......................................................... ............................... 736.2 ....................................................... ........................................................... . 846.3 ......................................... 89

    7 ..................................................... ................... 109

    7.1 ....................................................... ................................................ 1097.2 - ................ 1167.3

    ..................................................... ......... 1197.4

    SETUP-A .................................................... ......... 137

    8 .......................................................... ........................................................... ................... 140

    9 ...................................................... ........................................................... ................... 142

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    3/145

    3

    1

    1.1

    , , (pole placement [1], [2] pole assignement technique[3]). .

    , , () z , . , . , . . , . , , - . - , . -, -. , - . (Graphical User Interface)

    Matlab

    6.0.

    , , . setup , . .

    ,

    , .

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    4/145

    4

    1.2

    , . 60%

    . , , . 60% , ( ) 30%, 10% [4], [5]. (DC ), . , , . , , () [6]. , () . , [7]. , [8]. ,

    [9]. , (DC brushless motor).

    , ( ), . Blaschke [10], . Hasse [11], [7], [12].

    ,

    . [13], [14], [5], [15], [16], [17]. , , . , [7], [18].

    , [19], [20]. ,

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    5/145

    5

    [21]. ,

    . , , . :

    ; (tracking) ; ;

    ;

    , (

    ), , .

    . , ,, , , .

    , , . .

    , . , :

    ,, ;

    ,, ;

    ;

    , ,

    , ,

    , .

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    6/145

    6

    . ; Lin Tsai [22], Bose [23], (. sliding mode control) , . () , . , (PI, PID ), . Haneda Nagao [24] , [25] . [26], [27]. ; .

    , . , 100 200Hz. :

    ,

    ,

    ,

    ( ) .

    -

    . . , , -. , , , 500 Hz 2kHz. , /. .

    , 30 Hz 300 Hz.

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    7/145

    7

    -.

    [28]-[31].

    (10-20 Hz). , - .

    ,:

    1. [32], [33];

    2. [31],[34], [35],

    3. () [34], [36],[37].

    Meschat [38] . [28], [34].

    [39], [40]. [41]. , .

    , , .

    [32], [33], . , [29], [30], [31].

    [37] . ,

    . , , FIR -. .

    [1], [3], [5], [42]. ( ) . [2].

    [42] -[44].

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    8/145

    8

    , , , .

    ,

    .

    1.3

    . , ,

    . .

    . . , , .

    , . . , .

    , - . , . (Graphical User

    Interface) Matlab6.0.

    . , , .

    , , .

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    9/145

    9

    . , -(PI).

    , ,

    , . , setup-. , .

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    10/145

    10

    2

    (poleplacement [1], [2] pole assignement technique[3]). . , , .

    2.1

    :

    )()()(

    tButAxdt

    tdx+= , (2.1)

    : x(t) , u(t) , . , :

    )()()( kTukTxTkTx +=+ , (2.2)

    :

    .

    ,

    0

    Bdse

    e

    T

    As

    AT

    =

    =

    (2.3)

    . , . :

    )()( kTLxkTu = . (2.4)

    u(t), (2.2), ; (2.2) :

    )(

    0

    0

    1

    )(

    0100

    0001)(

    121

    kTukTz

    aaaa

    TkTz

    nn

    +

    =+

    M

    L

    MMMM

    L

    L

    , (2.5)

    :

    n

    nn

    azaz +++

    K1

    1 , (2.6)

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    11/145

    11

    . :

    n

    nn pzpzzP +++= K11)( . (2.7)

    (2.4) :

    zLu ~= , (2.8)

    [ ]nn apapapL = L2211~

    , (2.9)

    (2.7). (2.8) :

    LxHxLzLu ===~~

    , (2.10)

    H x z.

    . cW cW~

    (2.2) (2.5), :

    cc HWW =~

    . (2.11)

    :

    =

    100

    10

    1

    ~ 2

    11

    1

    L

    MMM

    L

    L

    n

    n

    c

    a

    aa

    W . (2.12)

    :

    1~ = ccWWH . (2.13)

    ~ (2.5) Cayley-Hamilton- [3] ~ , (2.7):

    ( )

    Iapap

    IppP

    nn

    n

    n

    nn

    )(~

    )(

    ~~

    1

    11

    1

    1

    ++=

    =+++=

    K

    K. (2.14)

    (2.9) :

    [ ] ( )= ~100~ PL L . (2.15)

    1~ = HH , (2.16)

    [ ] ( ) [ ] ( )=== HPHHHPHLL 100100~ 1 LL . (2.17), (2.12), :

    [ ] [ ]100~100 LL =cW , (2.18)

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    12/145

    12

    :

    [ ] ( )== PWWWLL ccc11 100

    ~~L . (2.19)

    (2.19) Ackermann-[2], [3].

    2.2

    , . , () [2], [45]. (2.20):

    =+=+

    )()(

    )()()1(

    kCxky

    kukxkx. (2.20)

    x)

    :

    )()()1( kukxkx +=+ )) , (2.21)

    (2.20). (2.21) (2.20) (2.20) (2.21) , x

    )

    x (2.20). (2.20) (2.21), x

    ) (2.20)

    . (2.21) :

    ( ) ( ) ( )[ ]1)()(11 ++=+ kkxCkyKkukkxkkx ))) , (2.22)

    . ( )kkx 1+) ( )1+kx . :

    xxx )) = . (2.23)

    (2.22) (2.20), :

    ( ) ( ) ( )[ ][ ] ( )1

    1)(11

    =

    ==+

    kkxKC

    kkxCkyKkkxkkx)

    )))

    (2.24)

    (2.24) , . , , (2.20) . (2.22) (2.20) .

    (2.22). (2.22) , ( )1kkx) 1k , :

    ( ) ( ) ( ){ }[ ]

    [ ] ( )[ ] )()1(11)1(11)()1(11

    kKykukkxKCI

    kukkxCkyKkukkxkkx

    ++=

    =+++=

    )

    )))

    . (2.25)

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    13/145

    13

    (2.25) :

    ( ) ( ) ( ) ( )11)( == kkxKCkkxkxkkx ))) . (2.26)

    ( ) KC . :

    ( ) ( )( ) ( )( ) ( )11

    11

    )(

    =

    =

    =

    kkxCCKI

    kkxCKCC

    kkxCkkxCky

    )

    )

    ))

    p , CKI pp ; ICK= : ( ) pCrang = . ( ) ( )kykkxC = , . . p (2.25), .

    [46].

    2.2.1

    2.1. . (2.20) (2.23): xxx

    )) = , , :

    ( )1

    )( = kkxLku , (2.27)x

    ):

    ( ) ( ) ( )[ ]1)()(11 ++=+ kkxCkyKkukkxkkx ))) . (2.28)

    , :

    ( ) [ ] ( )( ) [ ]( )

    =++=+

    11

    1)(1

    kkxKCkkx

    kkxLkxLkx. (2.29)

    2.1.

    n2 . L KC . L

    (2.7), KC .

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    14/145

    14

    2.2.2

    (2.24) . , CK .

    L . : (2.20) (2.24) )(zP (2.7). , ; . , , , . z, . , , . , , . : [45]. , : , .

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    15/145

    15

    3

    . , () z , . , .

    ,. . .

    . , . . , . : , , ( , ,-).

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    16/145

    16

    3.1

    3.1.. : GR(z)GY(z),

    ( ) GP(z) G(z).

    3.1. : ()()

    3.1.() 3.1.(), . . 3.1.() 3.1.() :

    ( )

    ( )

    ( )

    ( ) .)(

    )(

    ,)(

    )(

    ,)(

    )(

    ,)(

    )(

    zA

    zCzG

    zA

    zBzG

    zR

    zSzG

    zR

    zTzG

    P

    Y

    R

    =

    =

    =

    =

    (3.1)

    uy.

    GP(z) , (D/A ), , A/D

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    17/145

    17

    antialiasing . GP(z). , . (z)(z). , G(z) .

    . u, , .

    r y. :

    )()()()()()( zyzSzrzTzuzR = . (3.2)

    R(R. ).

    I

    GR(z) GY(z), (3.1), (3.2) :

    TR degdeg , (3.3)

    SR degdeg . (3.4)

    3.2

    : GP(z) G(z), (3.2), , . :

    ( ))(

    )(

    zA

    zBzG

    m

    mM = , (3.5)

    .3.1.() (3.1) (3.2),

    :

    ( ) ( ) ( ) ( )[ ] )()()()( zrzTzBzyzSzBzRzA =+ . (3.6)

    (3.5), :

    )(

    )(

    )()()()(

    )()(

    zA

    zB

    zSzBzRzA

    zTzB

    m

    m=+

    . (3.7)

    ,

    R(z), S(z) T(z) (3.7),:

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    18/145

    18

    )()()( zBzTzB m= . (3.8)

    )()()()()( zAzSzBzRzA m=+ . (3.9)

    , R(z), S(z) T(z)

    , : , , , ,

    II

    GP(z) (3.1) GM(z) (3.5), (3.2) . :

    BABA mm degdegdegdeg . (3.10)

    3.3 ,X+BY=C

    3.2 X Y ,

    CYBXA =+ , (3.11)

    A, B, C . , (Diophantus246?-330? ..) . 13 260 . : , [47]. , (3.11), , . nnn zyx =+ , (Pierre de

    Fermat 1601.-1665. .) x, yz nnn zyx =+ n>2 [48]. 1996. , 120 Andrew J. Wiles.

    , (3.11)

    (Aryabhatta) , mqC= (3.11) (Bezout) .

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    19/145

    19

    3.3.1

    , , .

    :cybxa =+ , (3.12)

    Zcba ,, . () 3.2.

    3.1:cab. c | abbc,1, . (b, c) = 1ca. c| a.

    : (b, c) = 1, x y bx+cy = 1.a,abx +acy=a. c, ca.

    3.2:

    (a, b) = 1

    c,

    ax+by= cx=x0y=y0. , ,

    , :

    ,

    ,

    0

    0

    tayy

    tbxx

    =

    +=

    t.

    : je (a, b) = 1, x1y1ax1+by1= 1.x0=cx1y0= cy1ax+by= c,:

    1)()( 11 =+ ccybcxa .

    xy ax+by= c.:

    .

    ,

    00 cbyax

    cybxa

    =+=+

    , :

    ( ) ( )

    ( ) ( ).

    ,0

    00

    00

    yybxxa

    yybxxa

    =

    =+

    0b (a, b) = 1, 0xxb btxx = 0 Zt ,

    . btxx += 0 . bt 0xx :

    ( )0yybabt = .

    b atyy = 0 . , ,0 tbxx += ,0 tayy = ax+by= c,t.

    , (a, b) =gax+by= c,g | c.g | c:

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    20/145

    20

    ,

    ,

    g

    cy

    g

    bx

    g

    a

    cbyax

    =+

    =+

    , , g

    .

    (3.12) Brahmagupta [48], . . b. b:

    rqba += . (3.13)

    ubr :

    uqtsqutusqbar === )( . (3.14)

    b, b r, b:

    11111 qbarrqbab

    aq =+=

    = , (3.15)

    xx,

    .0

    ,

    ,

    ,

    1

    1

    11

    1

    1

    1212

    1

    2

    23133231

    2

    13

    122212

    1

    2

    +

    +

    +

    =+=

    =

    =+=

    =

    =+=

    =

    =+=

    =

    n

    n

    nnnn

    n

    n

    n

    nnnnnnnn

    n

    nn

    q

    rrrqr

    r

    rq

    rqrrrrqrr

    rq

    rqrrrrqrr

    rq

    rqbrrrqbr

    bq

    M (3.16)

    (3.16) b,u=rn.

    (3.12). :

    100 =+ ybxa , (3.17)

    (3.12) :

    cxx = 0 , cyy = 0 . (3.18)

    (3.17) . 1ra= 2rb= . :

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    21/145

    21

    .1122

    1233

    4322

    3211

    +=

    +=

    +=

    +=

    nnn

    nnnn

    rqr

    rrqr

    rrqr

    rrqr

    M (3.19)

    (3.19) :

    1221 = nnn rqr , (3.20)

    2331 = nnnn rqrr . (3.21)

    (3.21) (3.20), :

    23232 )1(1 += nnnnn rqqrq . (3.22)

    (3.19), (3.17).

    (3.11), . . , ():

    , ( ) ()

    () ().

    , 3.2, :

    3.3:A, B C. A BC, CYBXA =+ X = X0 Y = Y0. , , , :

    ,

    ,

    0

    0

    QAYY

    QBXX

    =

    += (3.23)

    Q.

    3.3: CYBXA =+ :

    BX degdeg < , (3.24)

    ,

    AY degdeg < . (3.25)

    (3.11). , , .

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    22/145

    22

    (3.11). ( ) ( )zAzR =1 ( ) ( )zBzR =2 . :

    .0)(

    )()()()(

    )()()()(

    )()()()(

    )()()()(

    1

    111

    12

    4322

    3211

    =

    +=

    +=

    +=

    +=

    +

    ++

    zR

    zRzRzQzR

    zRzRzQzR

    zRzRzQzR

    zRzRzQzR

    n

    nnnn

    nnnn

    M (3.26)

    (3.26) A(z) B(z) Rn(z). A(z) B(z) Rn(z), :

    1)( =zRn . (3.27)

    (3.26), :

    )()()()(1 12 zRzQzRzR nnnn == , (3.28)

    ,

    )()()()( 2131 zRzQzRzR nnnn = . (3.29)

    (3.29) (3.28) :

    ).()()()(

    )())()(1()()(1

    2233

    213

    zRzVzRzU

    zRzQzQzRzQ

    nnnn

    nnnnn

    +=

    ++= (3.30)

    (3.30), :

    )()()()()()()()(1 212211 zBzVzAzUzRzVzRzU +=+= , (3.31)

    (3.11):

    )()()( 1 zCzUzX = , (3.32)

    )()()( 2 zCzVzY = . (3.33)

    3.3.2

    , z, . .

    (3.9), :

    )()()()()( zAzSzBzRzA c=+ . (3.34)

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    23/145

    23

    (3.34) mA cA .

    A(z) B(z):

    )(

    )(

    zA

    zB

    u

    y= , (3.35)

    01

    1

    1 ...)( azazazzA n

    n

    n ++++= , (3.36)

    01

    1

    1 ...)( bzbzbzbzB n

    n

    n

    n ++++=

    , (3.37)

    (3.35) , . (z)(z).

    (3.34) z:

    mkasbra ckkji

    ji

    kji

    ji ,,0, K==+=+=+

    , (3.38)

    ( )BSARm ,degmax= , :

    =

    +

    +

    +

    cm

    cm

    c

    c

    l

    p

    p

    S

    n

    n

    n

    nn

    n

    R

    n

    n

    n

    a

    a

    a

    a

    s

    ss

    r

    r

    r

    r

    b

    b

    bb

    bbb

    b

    b

    bb

    b

    a

    a

    aa

    a

    a

    aa

    a

    m

    1

    1

    0

    1

    0

    1

    1

    0

    1deg

    1

    1

    01

    1

    1

    01

    0

    1deg

    1

    1

    01

    1

    1

    01

    0

    00

    0

    00

    0

    0

    00

    100

    0

    010

    1

    0

    0

    00

    1

    MM

    M

    M

    M

    M

    M

    444 3444 21 L

    LM

    MLML

    L

    LM

    MLM

    L

    L

    444 3444 21 L

    LM

    MLML

    L

    LM

    MLM

    L

    L

    . (3.39)

    S:

    [ ]11

    11

    11

    0101

    11

    11

    0101

    00

    00100

    00

    00

    010

    1

    00

    00

    0000

    ++

    =

    mmn

    nn

    n

    nnn

    nn

    b

    ba

    bba

    bbbaa

    ba

    ba

    bbaa

    ba

    LL

    LMLM

    MLMMLM

    LL

    LL

    LMLMMLMMLM

    LL

    LL

    S (3.40)

    (3.39) (Sylvester) .

    (z) (z)

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    24/145

    24

    , S. (z)(z):

    =

    =n

    i

    izzA1

    )()( , (3.41)

    =

    =n

    i

    in zbzB1

    )()( , (3.42)

    :

    = =

    =n

    i

    n

    j

    ji

    n

    n

    nn

    b1 1

    2

    )1(

    )()()1( S . (3.43)

    :

    ],1[),(,0 njiji , (3.44)

    (z)(z), .

    (3.39) R(z)S(z)RS:

    [ ]T11110110 +

    =mllpp

    ssssrrrr LLRS (3.45)

    R(z)S(z):

    cASRS = 1 (3.46)

    (3.46) S, . ((3.38) ), :

    2degdeg1 ++=+ SRm . (3.47)

    ),deg(max BSARm= m : ARm deg= BSm deg= . ARm deg= . , (3.47):

    ,2degdeg1degdeg

    ,2degdeg1deg

    ++=++

    ++=+

    SRRA

    SRAR

    :

    1degdeg = AS . (3.48)

    (3.34) :

    ( )

    ( ) ( ),,degmaxdegdeg

    ,degdeg

    BSABSAAR

    ABSAR

    cc

    c

    ==

    =+

    (3.48) Adeg :

    ( )1deg,degdegmaxdeg = BAAR c . (3.49)

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    25/145

    25

    :

    ( )

    ==

    .1deg,degdegmaxdeg

    ,1degdeg

    BAAR

    AS

    c

    (3.50)

    BSm deg= , :

    ( )

    ==

    .1deg,degdegmaxdeg

    ,1degdeg

    ABAS

    BR

    c

    (3.51)

    (3.50) (3.51) :

    1degdegdeg + BAAc . (3.52)

    cA , (3.52) ,

    :

    ==

    +

    .1degdeg

    ,1degdeg

    ,1degdegdeg

    AS

    BR

    BAAc

    (3.53)

    3.3.

    3.4

    : R(z), S(z) T(z)(3.7):

    )(

    )(

    )()()()(

    )()(

    zA

    zB

    zSzBzRzA

    zTzB

    m

    m=+

    , (3.7)

    :

    )()()( zBzTzB m= . (3.8)

    )()()()()( zAzSzBzRzA m=+ . (3.9)

    (3.7) :

    0)()()()( =+ zSzBzRzA . (3.54)

    B(z)T(z). (3.54) )(zAm .

    (3.9) (3.7) , . .

    , . B(z).

    B(z)Bm(z), (3.54), , .

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    26/145

    26

    , , . z . B(z):

    )()()( zBzBzB + = , (3.55)

    )(zB , )(zB + z . , )(zB

    )(zB + , . )(zB + .

    )(zB )()()()( zSzBzRzA + , )(zBm ,

    :

    )()()( zBzBzB mm = . (3.56)

    , )(zBm . )(zB

    + )()()()( zSzBzRzA + , )(zR . :

    )()()( zRzBzR = + , (3.57)

    (2.33) :

    )(

    )()(

    )]()()()([)(

    )()()(

    zA

    zBzB

    zSzBzRzAzB

    zTzBzB

    m

    m

    =+

    +

    +

    . (3.58)

    , . A(z). , . A(z), z. , A(z) :

    )()()( zAzAzA + = , (3.59)

    )(zA

    (), )(zA+ .

    )(zA+ )(zT , :

    )()()( zTzAzT = + . (3.60)

    )(zA+ )()()()( zSzBzRzA + , )(zS . :

    )()()( zSzAzS = + , (3.61)

    (3.58) :

    )(

    )()(

    )]()()()([)()(

    )()()()(

    zA

    zBzB

    zSzBzRzAzBzA

    zTzAzBzB

    m

    m

    =+

    ++

    ++

    , (3.62)

    :

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    27/145

    27

    )(

    )(

    )()()()(

    )(

    zA

    zB

    zSzBzRzA

    zT

    m

    m

    =+

    . (3.63)

    )(zAo .

    , . , )(zAo )()()()( zSzBzRzA + )(zT . (3.62) (3.63) , :

    )()()()()()( zAzAzSzBzRzA om =+ , (3.64)

    )()()( zAzBzT om = . (3.65)

    ,

    )()()()()()()()( zAzBzAzAzSzBzRzA om++ =+ , (3.66)

    )()()()( zAzAzBzT om+= . (3.67)

    )(zAo , )(zR )(zS ,

    )(zRf )(zSf ,

    , :

    )()()( zRzRzR f = , (3.68)

    )()()( zSzSzS f = . (3.69)

    )(zRf )(zSf ,

    , (3.66) (3.67). ,:

    )()()( zAzRzA f = , (3.70)

    )()()( zBzSzBf

    =. (3.71)

    :

    ==+

    +

    ++

    ).()()()(

    ),()()()()()()()(

    zAzAzBzT

    zAzBzAzAzSzBzRzA

    om

    om , (3.72)

    )(zR )(zS , (3.68) (3.69):

    )()()( zRzRzR f = , (3.68)

    )()()( zSzSzS f = . (3.69)

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    28/145

    28

    )(zAo )(zRf )(zSf 3.7.3.8..

    3.4.1

    :)()()()( zAzAzAzB mo

    ++ .

    , ( )zA+ ( ) 1=+ zA . : )()()( zAzAzB mo

    + .

    2.2.1. , :

    ( ) )det( LzIzAm += , (3.70)

    ,

    ( ) )det( KCzIzAo += . (3.71)

    ( )zAo . ( )zAo )()()()( zSzBzRzA +

    )(zT , ( )zAo . . . )()( zAzA mo ( )zAo . , , )()()( zAzAzA oo =

    + .

    ( )zAo , 3.7.3.8..

    3.5

    . I II, . (3.3), (3.4) (3.10) (3.2):

    TR degdeg , (3.3)

    SR degdeg . (3.4)

    BABAmm

    degdegdegdeg . (3.10)

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    29/145

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    30/145

    30

    , , :

    TSR deg1deg1deg +=+= , (3.83)

    .

    3.6

    . ., , , ,

    [3]. .

    3.4: (3.1):

    )(

    )()(

    zA

    zBzGP = , (3.1)

    :

    )(

    )()(

    zA

    zBzG

    o

    oo

    P = . (3.84)

    )(zGP )(zGo

    P ,

    )(zGM .

    )(zG oP , :

    )(

    )(

    )(

    )(

    )()(

    )()()()(

    zG

    zG

    zG

    zG

    zSzG

    zTzGzGzG

    Y

    R

    M

    P

    M

    Po

    PP =

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    31/145

    31

    )()(

    )()()(

    zRzA

    zSzBzGLG

    = ,

    :

    )()(

    )()()(

    )()(

    )()(

    1)(1 zRzA

    zAzAzB

    zRzA

    zSzB

    zG mo

    LG

    =

    +=+

    +

    .

    , 3.4.:

    )(

    )()()(

    zB

    zBzTzA

    m

    o

    = ,

    :

    )()()(

    )()()(

    )()(

    )()()()()(1

    zRzBzA

    zTzAzB

    zRzA

    zAzTzBzBzG

    m

    mmLG

    =

    =++

    .

    (3.1) (3.5), :

    )()(

    )()()(1

    zRzG

    zTzGzG

    M

    PLG

    =+ .

    (3.85) ( )( )zRzS

    , :

    )(1)()(

    )()()(

    )(

    )()(

    )(

    )(zG

    zRzG

    zTzGzG

    zR

    zSzG

    zR

    zSLG

    M

    Po

    PP +=

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    32/145

    32

    (3.88) .

    1)( zG oP , .

    ; ,

    (3.85) Tjez = , . .

    , (3.85) :

    3

    1

    )()(

    )()()( .

    4.5.

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    56/145

    56

    - III, IV V

    III, IVV, 4.1., )(zRf )(zSf ,

    )(zR radio button. )(zR )(zS .

    4.6.

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    57/145

    57

    - VI

    VI 4.1. , chek box-, radio button- text box-

    VI . , Gm(z) ,

    )(zBm )(zAm

    )(/)()( zAzBzG mmm = .

    4.7.

    - VII

    VII 4.1. , )(zAo ,

    R'(z)-Su SyR(z), S(z)T(z)

    , R(z),

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    58/145

    58

    optM

    . . .

    4.8.

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    59/145

    59

    5

    . , ,.

    5.1. (. DC brushless motor).

    5.1.

    , . , .

    5.1

    , . () [7]. , .

    . .

    .

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    60/145

    60

    , , , , . ,

    [7]. , , . , , . , . , , . . ,

    . , .

    5.1.1 PWM

    PWM . , PWM . ,

    . , PWM . , .

    PWM , . , , .

    5.2. PWM

    . *dI *qI * * . (PI) feed-forward *dU

    *

    qU .

    *dU *

    qU

    *aU ,*

    bU *

    cU .

    e . d-q e

    r k . *

    aU ,*

    bU *

    cU .

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    61/145

    61

    5.2. PWM

    dq, . , , . (VCO) . VCO. VCO . VCO, - . .

    . , PWMT , crT

    ( ),...3,2,1== kTkT PWMcr .

    PWMcr TT = . , . , , . , "" .

    5.1.2

    , . , . ,

    q-, 5.3.

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    62/145

    62

    5.3. q

    . , (), PWM . PWMcr TT = ,

    2/crT . . crT .

    , . ,PI.

    PI . crT :

    crcr sT)sT( + 1

    1

    exp , (5.1)

    ,

    .T

    s

    )T

    s(cr

    cr

    21

    1

    2exp

    + (5.2)

    ,

    ,sT

    (s)Wd

    d

    +=

    1

    1 (5.3)

    dT , .

    . n

    .

    1

    1

    1

    =

    +=

    n

    i

    i

    n

    )s(

    (s)W (5.4)

    dd /1=

    (5.4) 3 dB. :

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    63/145

    63

    .211

    =+=

    n

    i

    i)s( (5.5)

    n= 2: (5.5) :

    ,)

    j

    2(1 21212

    =++ (5.6):

    2

    2

    2

    1

    2

    2

    2

    1

    4

    2

    4

    1

    2

    2

    2

    1

    2

    2

    2

    6)(1

    ++++==

    d

    d

    . (5.7)

    1 2 , :

    2

    2

    2

    1

    2

    2

    2

    1

    2

    2

    2

    1

    4

    2

    4

    1

    2

    2

    2

    1

    0

    1

    2

    6)(lim

    21

    +

    =

    ++++=

    d (5.8)

    n= 3: (5.5) :

    ,)j)( 2(1 3213231212 =+++++ (5.9)

    :

    2

    3

    2

    2

    2

    1

    11

    d

    d

    ++= . (5.10)

    n:

    .

    n

    i

    i

    d

    d

    =

    =

    1

    2

    11 (5.11)

    , n :

    ,s

    (s)Wd+

    =1

    11 (5.12)

    d (5.11).

    dT

    . (5.8) (5.1) (5.2) :

    .2

    52 22 crcrcrd T)T(TT =+= (5.13)

    , :

    [ ] .[s]T

    .T

    Hzfcr

    cr

    optcr

    cr

    bw039601ln

    21 == (5.14)

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    64/145

    64

    , 5 kHz 15 kHz. (5.14) PWMcr TT = PIPWM 198 Hz 594 Hz.

    ,

    .,

    ,s

    (s)Wem

    em +=

    1

    1 (5.15)

    em .

    em

    z-. (5.10) opt :

    .sT.T

    s crcr

    opt

    em ][9561ln

    3][ == (5.16)

    (5.16) PWM . , .

    5.2

    . , [55]. .

    ., . , , , . . , . , ., . . ,

    .

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    65/145

    65

    . , , .

    . .

    5.2.1

    5.4. , .

    5.4.

    :

    ( )lmslm

    vemm

    m K

    dt

    d

    dt

    dKM

    dt

    dJ

    =2

    2

    , (5.17)

    ( ) llm

    vlmsl

    l Mdt

    d

    dt

    dKK

    dt

    dJ

    +=

    2

    2

    , (5.18)

    dt

    d mm

    = , (5.19)

    dt

    d ll

    = , (5.20)

    :

    mJ lJ , ;

    vK ();

    sK ;

    emM ;

    lM

    m l , ,

    m l , .

    Mm, m, m

    Ml, l, l

    Kv, Ks

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    66/145

    66

    , ,5.5.

    m m

    l l .

    -- ( ) ( )( )ssK lmv . , vK

    . oM lM .

    , :

    ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( )ssKssKsM lmvlmso += . (5.21)

    5.5.

    ,:

    ( )( ) ( )( )

    ( )

    ( ) ( )( ) ( )sM

    KsKJJsJJs

    KsK

    sMKsKJJsJJs

    KsKsJs

    l

    svlmlm

    sv

    em

    svlmlm

    svlm

    +++

    +

    +++

    ++=

    22

    22

    2

    , (5.22)

    ( )( ) ( )( )

    ( )

    ( ) ( )( ) ( )sM

    KsKJJsJJs

    KsKsJ

    sM

    KsKJJsJJs

    KsKs

    l

    svlmlm

    svm

    em

    svlmlm

    svl

    +++

    ++

    +++

    +=

    22

    2

    22

    . (5.23)

    , , :

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    67/145

    67

    ( )( )

    ( )

    ( )

    ( )( )

    ( )sMs

    K

    Ks

    JJK

    JJ

    sKK

    sJJ

    sM

    sK

    Ks

    JJK

    JJ

    sK

    Ks

    K

    J

    sJJs

    l

    s

    v

    lms

    lm

    s

    v

    lm

    em

    s

    v

    lms

    lm

    s

    v

    s

    l

    lm

    m

    ++

    +

    +

    +

    ++

    +

    ++

    +=

    1

    11

    1

    11

    2

    2

    2

    , (5.24)

    :

    ( )( )

    ( )

    ( ) ( )sM

    ss

    s

    sJJ

    sM

    ss

    ss

    sJJs

    l

    p

    p

    p

    z

    z

    lm

    em

    p

    p

    p

    z

    z

    z

    lm

    m

    ++

    +

    +

    ++

    ++

    +=

    121

    12

    1

    121

    121

    1

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    , (5.25)

    , :

    ( ) ( )( )

    ( )

    ( )( )

    ( )sMs

    K

    Ks

    JJK

    JJ

    sK

    Ks

    K

    J

    sJJ

    sMs

    K

    Ks

    JJK

    JJ

    sK

    K

    sJJs

    l

    s

    v

    lms

    lm

    s

    v

    s

    m

    lm

    em

    s

    v

    lms

    lm

    s

    v

    lm

    l

    ++

    +

    ++

    +

    ++

    +

    +

    +=

    1

    11

    1

    1

    1

    2

    2

    2

    , (5.26)

    :

    ( )( )

    ( )

    ( ) ( )sM

    ss

    ss

    sJJ

    sM

    ss

    s

    sJJs

    l

    p

    p

    p

    z

    z

    z

    lm

    em

    p

    p

    p

    z

    z

    lm

    l

    ++

    ++

    +

    ++

    ++

    =

    121

    121

    1

    121

    1

    2

    1

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    , (5.27)

    (5.25) (5.27) p z,

    p z , :

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    68/145

    68

    ( )

    lm

    lmsp

    JJ

    JJK += , (5.28)

    l

    sz

    J

    K= , (5.29)

    ( )

    lms

    lmvp

    JJK

    JJK

    4

    2 += , (5.30)

    ls

    vz

    JK

    K

    4

    2

    = . (5.31)

    p z (5.28) (5.29)

    [34] ( p) ( z) , :

    m

    l

    z

    p

    rJ

    JR +== 1

    . (5.32)

    5.3

    () .

    : () .

    5.3.1

    , . , , . . , . .

    . . , . . , , . .

    , . , .

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    69/145

    69

    . , capture/compare , . , , .

    , , ,, , . , .

    5.3.2

    . , (EXS)

    , . . [25], . up/down 10, 12, 14 16-.

    5.6. .

    arctg (HF ). . a , ., - . (BVCO).

    BVC 16-,

    NF

    PIHF

    VCO

    up

    down

    arctg

    16-bitup/down

    lsbmsb

    sine cosine EXS

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    70/145

    70

    . . , ; . , .

    [56],

    ,).s.)(s.(s

    )s()(s

    NNN

    NN

    in

    out

    854342

    1142 +++

    += (5.33)

    , Ns

    BWf ,

    .2BW

    Nfss

    = (5.34)

    BWf

    , 520 Hz kHz. , :

    ,1

    1)(

    ssW

    rd

    rd+

    = (5.35)

    rd .

    (5.33) . :

    .)8.54.3)(4.2(

    14)(

    ++

    NN

    N

    in

    out

    sss

    (5.36)

    (5.36) :

    ,)1)(1(

    92.13/14)(

    21 ++

    NnNn

    N

    in

    out

    sss

    (5.37)

    8.5/4.3,4.2/1, n2n1 == , . (5.8), -

    :

    7192.0222

    1 =+= nnrdn . (5.38)

    , (5.34), -

    .Hz][

    4578.0

    Hz][

    2s][

    BWBW

    rdnrdff

    =

    =

    (5.39)

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    71/145

    71

    (5.33) kHz1fBW= .

    0 1 2 3 4 5

    -3

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    1.4

    5.7.

    50% . : srd 330= .

    5.3.3

    , , . N- . ,:

    [ ]N

    rad2

    2 = . (5.40)

    , . - , :

    ,2

    2]s/rad[

    TT N

    == (5.41)

    . ,

    , , ("") . , , , . .

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    72/145

    72

    5.4

    , 5.8 , .

    5.8.

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    73/145

    73

    6 --

    . . , , . , . . , -(PI). Simulink-, (*.mdl) .

    6.1

    . . . , , , . , , ( ), , 5.8., :

    :

    kWPnom 49,1= , min/3000rnom= , mNTnom = 7,5 , mNT = 24max ,

    () 200062,0 mkgJ = ,

    : 4=p , 16 , kHzf

    bw

    1= ,

    ():

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    74/145

    74

    0005.0=em ,

    :

    200022,0 mkgJ = , radNmsKv /004,0= ,

    .1 radNmKs /150= , .2 radNmKs /350= , .3 radNmKs /1400= .

    :

    200062,0 mkgJ = .

    6.1. Simulink-5.8, .

    6.1.

    , 5: 5.1.(5.15.), , 5.2., 5.3.2., 5.3.3.

    .

    6.1. , 6.2.

    , ; :

    ,

    s

    (s)W

    em

    em

    +

    =1

    1 (6.1)

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    75/145

    75

    , 0005.0=em ,

    s(s)Wem

    0005.01

    1

    += . (6.2)

    5.22. :

    ( )( ) ( ) ( )( )svlmlm

    svl

    em

    mmeh

    KsKJJsJJs

    KsKsJ

    sM

    ssW

    +++++

    ==22

    2

    )(

    , (6.3)

    , 200062,0 mkgJm = ,200084,0 mkgJl = ,

    radNmKs /350= radNmsKv /004,0= :

    23647

    2

    511.01084.510208.5

    350004.000084.0)(

    sss

    sssWmeh ++

    ++= . (6.4)

    6.2.

    :

    23447510

    627

    511.010613.210237.510604.2

    2563.01093.210152.6

    )()( ssss

    ss

    sWsWW mehem +++

    ++

    ==

    . (6.5)

    6.5. sT 0003.0= , :

    547.0138.3094.796.7458.4

    10791.610836.110628.410373.110182.9)(

    2345

    98283849

    +++++

    =

    zzzzz

    zzzzzG . (6.6)

    :

    ( ) ( )z

    z

    z

    zpKzG nb

    14

    2

    41614

    2)(

    =

    =

    , (6.7)

    :

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    76/145

    76

    zzzzz

    zzzzzGzGzG bp ++

    +++==

    547.0591.2502.4458.3

    01118.003024.007622.002262.001512.0)()()(

    2345

    234

    . (6.8)

    z

    6.8. 6.3 6.4:Bo d e o v e k a r a k te r i s ti k e

    Frekvencija (rad/sec)

    Faza(deg)

    Amplituda(dB)

    -60

    -40

    -20

    0

    20

    40

    102

    103

    104

    -450

    -360

    -270

    -180

    -90

    0

    90

    6.3.

    D i j a g r a m p o l o v a i n u l a

    Realna osa

    Imaginarnao

    sa

    -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1-0.4

    -0.3

    -0.2

    -0.1

    0

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    6.4.

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    77/145

    77

    6.1.1

    . z

    , .

    mJ

    oJ ,

    :

    1.4

    om

    JJ = ;

    2.

    3

    om

    JJ = ;

    3.2

    om

    JJ = ;

    4. om JJ = ;

    5. om JJ = 2 ;

    6.

    om JJ = 3 ,

    7. om JJ = 4 .

    6.5, 6.6 6.7.

    odeove karakteristike

    Frekvencija (rad/sec)

    Faza(d

    eg)

    Amplituda(dB)

    -60

    -40

    -20

    0

    20

    40

    102

    103

    104

    -450

    -360

    -270

    -180

    -90

    0

    90Jm=4*JoJm=3*JoJm=2*JoJm=JoJo=2*JmJo=3*JmJo=4*Jm

    Jm/Jo=4

    Jm/Jo=1/4

    Jm/Jo=1/4Jm/Jo=4

    6.5.

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    78/145

    78

    D i j a g r a m p o l o v a i n u l a

    Realna osa

    Imaginarnaosa

    -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5-0.5

    -0.4

    -0.3

    -0.2

    -0.1

    0

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    Nule koje se ne menjaju Polovi koji se ne menjaju

    Jm/Jo=4

    Jm/Jo=1/4

    6.6.

    D i j a g r a m p o l o v a i n u l a

    Realna osa

    Im

    aginarnaosa

    0.8 0.85 0.9 0.95 1 1.05 1.1 1.15

    -0.4

    -0.3

    -0.2

    -0.1

    0

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    Jm/Jo=4

    Jm/Jo=1/4

    6.7.

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    79/145

    79

    . sK ,

    :

    1.

    radNmKs /5,87= ;

    2. radNmKs /6,116= ;

    3. radNmKs /175= ;

    4. radNmKs /350= ;

    5.

    radNmKs /700= ;

    6. radNmKs /1050= ,

    7. radNmKs /1400= .

    6.8, 6.9, 6.10 6.11.

    Bo d e o v e k a r a k t e ri s t i k e

    Frekvencija (rad/sec)

    Faza(deg)

    Amplituda(dB)

    -60

    -40

    -20

    0

    20

    40

    102

    103

    104

    -450

    -360

    -270

    -180

    -90

    0

    90Ks=87,5 Nm/rad

    Ks=116,6 Nm/rad

    Ks=175 Nm/rad

    Ks=350 Nm/rad

    Ks=700 Nm/rad

    Ks=1050 Nm/rad

    Ks=1400 Nm/rad

    6.8.

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    80/145

    80

    D i j a g r a m p o l o v a i n u l a

    Realna osa

    Imaginarnaosa

    -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5-0.8

    -0.6

    -0.4

    -0.2

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    Nula koja se ne menja

    Polovi koji se ne menjaju

    Ks=87,5 Nm/rad

    Ks=1400 Nm/rad

    U smeru porasta Ks

    U smeru porasta Ks

    6.9.

    D i j a g r a m p o l o v a i n u l a

    Realna osa

    Im

    aginarnaosa

    0.8 0.85 0.9 0.95 1 1.05 1.1

    -0.6

    -0.4

    -0.2

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    Ks=87,5 Nm/rad

    Ks=1400 Nm/rad

    6.10.

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    81/145

    81

    Dijagram polova i nula

    Realna osa

    Imaginarnaosa

    -3.235 -3.23 -3.225 -3.22 -3.215 -3.21 -3.205 -3.2

    -6

    -4

    -2

    0

    2

    4

    6

    x 10-4

    Ks=87,5 Nm/rad Ks=1400 Nm/rad

    Smer porasta Ks

    6.11.

    (5.28) p ,

    --. . , 6.12.

    (Hz)

    114,86118,63125,82

    145,29

    177,94

    229,72

    205,47

    0

    50

    100

    150

    200

    250

    Jm=Jo/4 Jm=Jo/3 Jm=Jo/2 Jm=Jo Jm=2*Jo Jm=3*Jo Jm=4*Jo

    Hz

    6.12. p

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    82/145

    82

    sK ,

    --. sK .

    , , , 6.13.

    (Hz)

    315,30

    273,06

    222,95

    157,65

    111,4878,83

    90,99

    0

    50

    100

    150

    200

    250

    300

    350

    87,5 116,6 175 350 700 1050 1400

    Hz

    Nm/rad

    6.13. p

    sK

    , ,

    , . .

    , :

    6.1.

    1 -

    2 -

    3 -

    : mJ 2mkg 0.00062 0.00062 0.00062

    : lJ 2mkg 0.00208 0.00084 0.00084: ml JJ / . . 3.3548 1.3548 1.3548

    : s

    K rad

    mN 150 350 1400

    : p

    Hz 89.19 157.65 315.30

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    83/145

    83

    2 (6.8):

    zzzzz

    zzzzzGp ++

    +++=

    547.0591.2502.4458.3

    01118.003024.007622.002262.001512.0)(

    2345

    234

    2 . (6.8)

    , :

    zzzzz

    zzzzzGp ++

    +++=

    547.0626.2596.4518.3

    01121.003005.007813.002224.001515.0)(

    2345

    234

    1 . (6.9)

    zzzzz

    zzzzzGp ++

    +++=

    547.0455.2117.4209.3

    01076.002989.006705.002299.001454.0)(

    2345

    234

    3 . (6.10)

    z(6.8.), (6.9.) (6.10) 6.14 6.15:

    -60

    -40

    -20

    0

    20

    40

    60

    Amplituda(dB)

    101

    102

    103

    104

    105

    -450

    -360

    -270

    -180

    -90

    0

    90

    Faza(deg)

    Konfig. br. 1

    Konfig. br. 2

    Konfig. br. 3

    Bodeove karakteristike

    Frekvencija (rad/sec)

    6.14.

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    84/145

    84

    -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5

    -1

    -0.8

    -0.6

    -0.4

    -0.2

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    Konfig. br. 1

    Konfig. br. 2

    Konfig. br. 3

    Dijagram polova i nula

    Realna osa

    Imaginarnaosa

    6.15.

    6.2

    a je , 3. 2, .

    I

    GP(z) , G(z), (6.16.), 2 :

    zzzzzzA ++= 547.0591.2502.4458.3)( 2345 , (6.11)

    01118.003024.007622.002262.001512.0)( 234 +++= zzzzzB , (6.12)

    ( ) 1728.0826.1573.1006.44289.0 234 ++= zzzzzC , (6.13)

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    85/145

    85

    sTs 0003.0= .

    6.16.

    II

    GP(z). B(z). 6.4. , B(z), :

    .229411.0

    ,-,192439.0980575.0

    ,192439.0980575.0

    ,22777.3

    4

    3

    2

    1

    =

    =+=

    =

    B

    B

    B

    B

    Z

    jZ

    jZ

    Z

    (6.14)

    (ripple) 1BZ 4BZ . ,

    - 2BZ 3BZ z, , , .

    B(z) : )()()( zBzBzB + = , )(zB + , )(zB z. :

    1)( =+ zB , (6.15)

    01118.003024.007622.002262.001512.0)()( 234 +++== zzzzzBzB . (6.16)

    III

    3.7. , . , )(zR )(zS ,

    )(zRf )(zSf , , )()()( zRzRzR f =

    )()()( zSzSzS f = .

    )(zRf )(zSf .

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    86/145

    86

    , ,

    )(zR . , , 0)1( =R , . 3.2. ,

    , :

    11)( = zzRf , (6.17)

    1)( =zSf . (6.18)

    IV

    R, TR degdeg

    SR degdeg . , , :

    TSR deg1deg1deg +=+= . (6.19)

    V

    , . :

    ,0deg,5degdeg === +

    BAA (6.20)

    ,5deg1deg,41degdegdeg =+==== SRATS , (6.21)

    5degdeg == AAm , (6.22)

    51052451degdeg2degdegdeg =++=++= +BASRA mo . (6.23)

    VI

    GM(z). mA mB .

    , . z-. 6 , (3.118) mA :

    ( )585.0)( =

    =

    zezzA

    n

    T

    T

    md

    s

    . (6.24)

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    87/145

    87

    nGM(z), . mA ,

    . )()( zBzBB mm

    = , GM(z), )(zB . )(zBm , ,

    , ( ) ( )1/1

    = BAK m .

    GM(z):

    443705.061003.214125.6225.725.4

    000288.000078.000196.000058.000039.0

    )(

    )()(

    2345

    234

    +++++

    ==zzzzz

    zzzz

    zA

    zBzG

    m

    mM . (6.25)

    6.17.

    VII

    , )(zAo )(zAo

    . , . ,

    :)1.0()5.0()7.0()( 2 = zzzzAo . (6.26)

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    88/145

    88

    6.18.

    )(zR ,)(zS )(zT , )(zR )(zS ,

    :

    058215.016905.0981306.085814.11)( 2341 ++= zzzzzzR , (6.27)

    87592.15211.97422.174635.1436751.4)( 234 ++= zzzzzS , (6.28)

    000632.0009401.0035644.0051658.0025829.0)( 234 ++= zzzzzT . (6.29)

    6.19. .

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    89/145

    89

    6.3

    - .

    , . 2, : ,. , 2 ( ) ( ), 6.1.1., 6.1. , - (PI

    ), [26], [27], 2 1(). MATLAB-Simulink, .

    6.3.1

    . 150 /t=0.2s NmMM nomopt 7.5== , t=0.5s.

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-1

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8Momenat opterecenja

    Vreme (s)

    Mo

    menat(Nm)

    Mopt=5.7 Nm

    6.20. .

    : 1: ( ) )1.0()3.0()5.0()7.0( = zzzzzAo

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    90/145

    90

    2: ( ) 22 )1.0()3.0( = zzzAo

    3: ( ) 22 )1.0( = zzzAo

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    180

    Vreme (s)

    Brzinamotora(ob/min)

    Odziv brzine motora - regulator broj 1

    referentna brzina 150 ob/min

    Polovi opservera Ao su: 0.7, 0.5, 0.3 i 0.1

    6.21. 1.

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    Vreme (s)

    Brzina(ob

    /min)

    Odziv brzine motora - regulator broj 2

    Polovi opservera Ao su: 0.3, 0.3, 0.1 i 0.1referentna brzina 150 ob/min

    6.22. 2.

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    91/145

    91

    0.22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.27 0.28 0.29147.5

    148

    148.5

    149

    149.5

    150

    150.5

    Vreme (s)

    Brzina(ob/min)

    Odziv brzine motora - uvecan detalj

    Regulator 2 (polovi opservera Ao su: 0.3, 0.3, 0.1 i 0.1)

    referentna brzina 150 ob/min

    Regulator 1 (polovi opservera Ao su: 0.7, 0.5, 0.3 i 0.1)

    6.23. 12 .

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    180

    Vreme (s)

    Brzina(ob/min)

    Odziv brzine motora - regulator 3

    referentna brzina 150 ob/min

    Polovi opservera Ao su: 0.1, 0.1, 0 i 0

    6.24. 3.

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    92/145

    92

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-2

    0

    2

    4

    6

    8

    10

    Vreme (s)

    Momenat(Nm)

    Odziv momenta motora - regulator 1

    Polovi opservera Ao su: 0.7, 0.5, 0.3 i 0.1

    Momenat: 5.7 Nm

    Ripl momenta: 0.12 Nm

    6.25. 1.

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-2

    0

    2

    4

    6

    8

    10

    Vreme (s)

    Momenat(Nm)

    Odziv momenta motora - regulator 2

    Polovi opservera Ao su: 0.3, 0.3, 0.1 i 0.1

    Momenat: 5.7 Nm

    Ripl momenta: 0.2 Nm

    6.26. 2.

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    93/145

    93

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-10

    -5

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    Vreme (s)

    Momenat(Nm)

    Odziv momenta motora - regulator 3

    Polovi opservera Ao su: 0.1, 0.1, 0 i 0

    6.27. 3.

    , z , (1 2). 1 2 , () .

    , z , , 3, , , .

    6.3.2

    . 150 /t=0.2s NmMM nomopt 7.5== , t=0.5s.

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    94/145

    94

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    Vreme (s)

    Brzina(ob/min)

    Odziv brzine motora

    referenca brzine 150 ob/min

    Jm=0.00062 kgm

    Jo =0.00084 kgm

    2

    2

    6.28. .

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    Vreme (s)

    Brzina(ob/min)

    Odziv brzine opterecenja

    referenca brzine 150 ob/minJm=0.00062 kgm

    Jo =0.00084 kgm

    2

    2

    6.29. .

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    95/145

    95

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    Vreme (s)

    Brzina(ob/min)

    Odziv brzine motora - povecanje momenta inercije motora za 100%

    referenca brzine 150 ob/min

    Jm=0.00124 kgm

    Jo =0.00084 kgm

    2

    2

    6.30. 100%.

    0.22 0.24 0.26 0.28 0.3 0.32 0.34

    135

    140

    145

    150

    155

    Vreme (s)

    Brzina(ob/min)

    Uvecan detalj odziva brzine motora -bez promene i sa povecanjem momenta inercije motora za 100%

    referenca brzine 150 ob/minJm=0.00124 kgm

    Jo =0.00084 kgm

    2

    2

    Jm=0.00062 kgm

    Jo =0.00084 kgm

    2

    2

    6.31. 100%.

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    96/145

    96

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-4000

    -3500

    -3000

    -2500

    -2000

    -1500

    -1000

    -500

    0

    500

    1000

    Vreme (s)

    Brzina(ob/min)

    Odziv brzine motora sa smanjenjem momenta inercije motora za 50%

    referenca brzine 150 ob/min

    Jm=0.00031 kgm

    Jo =0.00084 kgm

    2

    2

    6.32. 50%.

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

    -2

    -1

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    Vreme (s)

    Moment(Nm)

    Odziv elektromagnetnog momenta

    Jm=0.00062 kgm

    Jo =0.00084 kgm

    2

    2

    Moment: 5.7 Nm

    Ripl momenta: 0.06 Nm

    6.33. .

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    97/145

    97

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

    -2

    -1

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    Vreme (s)

    Moment(Nm)

    Odziv elektromagnetnog momenta motora pri povecanju momenta inercije motora za 100 %

    Jm=0.00124 kgm

    Jo =0.00084 kgm

    2

    2

    Moment: 5.7 Nm

    Ripl momenta: 0.06 Nm

    6.34. 100%..

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-20

    -15

    -10

    -5

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    Vreme (s)

    Momenat(Nm)

    Odziv elektromagnetnog momenta motora pri smanjenju momenta inercije motora za 50%

    Jm=0.00031 kgm

    Jo =0.00084 kgm

    2

    2

    6.35. 50%..

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    98/145

    98

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    Vreme (s)

    Brzinamotora(ob/min)

    Odziv brzine motora pri povecanju momenta inercije opterecenja od 100%

    Jm=0.00062 kgm

    Jo =0.00168 kgm

    2

    2

    referentna brzina 150 ob/min

    6.36. 100%.

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    Vreme (s)

    Br

    zinamotora(ob/min)

    Odziv brzine motora pri smanjenju momenta inercije opterecenja od 50%

    Jm=0.00062 kgm

    Jo =0.00042 kgm

    2

    2

    referentna brzina 150 ob/min

    6.37. 50%.

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    99/145

    99

    0.22 0.24 0.26 0.28 0.3 0.32

    130

    135

    140

    145

    150

    155

    Vreme (s)

    Brzinamotora(ob/min)

    Uvecani detalj - odziv brzine motora za razlicite promene momenta inercijeopterecenja: pri povecanju od 100% i smanjenju od 50%

    Jm=0.00062 kgm

    Jo =0.00168 kgm

    2

    2

    Jm=0.00062 kgm

    Jo =0.00042 kgm

    Jm=0.00062 kgm

    Jo =0.00084 kgm

    2

    2

    2

    2

    referentna brzina 150 ob/min

    6.38. , 100% 50%.

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-1

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    Vreme (s)

    Momenat(Nm)

    Odziv elektromagnetskog momenta motora pri povecanju momenta inercije opterecenja od 100%

    Jm=0.00062 kgm

    Jo =0.00148 kgm

    2

    2

    Momenat: 5.7 Nm

    Ripl momenta: 0.06 Nm

    6.39. 100%.

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    100/145

    100

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-1

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    Vreme (s)

    Momenat(Nm)

    Odziv elektromagnetskog momenta motora pri smanjenju momenta inercije opterecenja od 50%

    Jm=0.00062 kgm

    Jo =0.00042 kgm

    2

    2

    Momenat: 5.7 Nm

    Ripl momenta: 0.06 Nm

    6.40. 50%.

    . , , ( ). , , , . , , , , , .

    . , , , , . , .

    6.3.3

    .

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    101/145

    101

    150 /t=0.2s NmMM nomopt 7.5== ,

    t=0.5s.

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    Vreme (s)

    Brzina(ob/min)

    Odziv brzine motora pri promeni koeficijenta krutosti osovine

    Ks=1000 Nms/rad

    6.41. .

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-20

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    Vreme (s)

    Brzina(o

    b/min)

    Odziv brzine motora pri promeni koeficijenta krutosti osovine

    Ks=150 Nms/rad

    6.42. .

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    102/145

    102

    0.5 0.52 0.54 0.56 0.58 0.6115

    120

    125

    130

    135

    140

    145

    150

    155

    Vreme (s)

    Brzina(ob/min)

    Uvecan detalj odziva brzine motora pri promeni koeficijenta krutosti osovine

    Ks=1000 Nms/rad

    Ks=350 Nms/rad

    Ks=150 Nms/rad

    6.43.,.

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-1

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    Vreme (s)

    Momenat(Nm)

    Odziv elektromagnetskog momenta motora pri promeni koeficijenta krutosti osovineKs=1000 Nms/rad

    Momenat: 5.7 Nm

    Ripl momenta: 0.3 Nm

    6.44. .

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    103/145

    103

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-1

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    Vreme (s)

    Momenat(Nm)

    Odziv elektromagnetskog momenta motora pri promeni koeficijenta krutosti osovine

    Ks=150 Nms/rad

    Momenat: 5.7 Nm

    Ripl momenta: 0.06 Nm

    6.45..

    . , , . 6.41. , -.

    6.3.4

    . 2 ( ) ( ), 6.1.1., 6.1. ,, 150 / t=0.2 s NmMM nomopt 7.5== , t=0.5s.

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    104/145

    104

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    180

    Vreme (s)

    Brzina(ob/min)

    Odziv brzine motora pri prelasku konfiguracije broj 2 u konfiguraciju broj 1

    referentna brzina 150 ob/min

    6.46.21.

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

    -2000

    -1500

    -1000

    -500

    0

    Vreme (s)

    Brzina(ob/min)

    Odziv brzine motora pri prelasku konfiguracije broj 2 u konfiguraciju broj 3

    referentna brzina 150 ob/min

    6.47.23.

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    105/145

    105

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-1

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    Vreme (s)

    Momenat(Nm)

    Odziv elektromagnetnog momenta motora pri prelasku konfiguracije broj 2 u konfiguraciju broj 1

    Momenat: 5.7 Nm

    Ripl momenta: 0.06 Nm

    6.48.21.

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-20

    -15

    -10

    -5

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    Vreme (s)

    Momenat(Nm)

    Odziv elektromagnetnog momenta motora pri prelasku konfiguracije broj 2 u konfiguraciju broj 3

    6.49.23.

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    106/145

    106

    2 1 . , ,

    (). , 2 3, , ,,. .

    6.3.5 PI

    - (PI)

    , [26], [27]. : 2 1. , , 150 /t=0.2s NmMM nomopt 7.5== , t=0.5s.

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    180

    Vreme (s)

    Brzina(ob/min)

    Uporedni prikaz odziva brzine motora za sistem sapolinomijalnim regulatorom i sistem sa PI regulatorom

    Polinomijalni

    regulator

    Ripl brzine 0.1 ob/min

    PI regulator

    Ripl brzine 10 ob/min

    6.50.PI .

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    107/145

    107

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-6

    -4

    -2

    0

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    14

    Vreme (s)

    Momenat(Nm)

    Uporedni prikaz odziva elektromangnetnog momenta motora za sistem sapolinomijalnim regulatorom i sistem sa PI regulatorom

    Polinomijalni

    regulatorRipl momenta 0.06 NmPI regulatorRipl momenta 5 Nm

    6.51.PI .

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    180

    Vreme (s)

    Brzina(ob/min)

    Uporedni prikaz odziva brzine motora za sistem sa polinomijalnim regulatoromi sistem sa PI regulatorom pri prelasku konfiguracije 2 u konfiguraciju 1

    Polinomijalni

    regulator

    Ripl brzine 0.05 ob/min

    PI regulator

    Ripl brzine 5 ob/min

    6.52.

    PI 21.

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    108/145

    108

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-6

    -4

    -2

    0

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    Vreme (s)

    Momenat(Nm)

    Uporedni prikaz odziva elektromagnetnog momenta motora za sistem sa polinomijalnimregulatorom i sistem sa PI regulatorom pri prelasku konfiguracije 2 u konfiguraciju 1

    Polinomijalni

    regulator

    Ripl momenta 0.06 Nm

    PI regulator

    Ripl momenta 5 Nm

    6.53.PI 2

    1.

    PI (6.50.), PI . , 30 ms PI. PI 100 , PI10 /0,1 / . ; PI5 Nm, , 0,06 Nm.

    2 1. PI . , PI 100 , .

    PI.

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    109/145

    109

    7

    , . , setup-. , .

    7.1

    , .. , , . ,

    . ..

    . on-line . , . , off-line , , ,

    (batch processing). off-line() , .

    , , , ( ARX ARMAX ), , , .

    , . ,

    . ,

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    110/145

    110

    . (, ) . , , .

    .

    , , . . , off-line. on-line , .

    . , ,

    .

    . , , . , () () . , . . ,

    . (resiuals), .,

    . : , () (). , , , , , .

    , ..

    , , . .

    7.1.1

    , . .

    :

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    111/145

    111

    o ,

    o () , o ,

    ().

    , . :

    1 - .

    2 - . . .

    . .

    3 - ( ) .

    4 - .

    5- .

    , , , ( 3) ( 4). (1 2).

    7.1.2

    .

    7.1.2.1

    , :

    ( ) ( ) ( )

    ( ) ( )mTdTkTubTdTkTub

    mTkTyaTkTyakTy

    m

    umuu

    ++=

    =+++

    ...

    ...

    1

    1 , (7.1)

    :

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    112/145

    112

    ( ) ( )

    ( ) ( ) ,

    ,

    0

    0

    YkTYkTy

    UkTUkTu

    =

    = (7.2)

    U(kT) Y(kT) U0Y0; d

    ( ). Z (7.1),

    :

    ( ) ( )

    ( )( )( )

    d

    m

    m

    m

    mdup z

    zaza

    zbzbz

    zA

    zB

    zu

    zyzG

    +++

    ++===

    K

    K1

    1

    1

    1

    1

    1

    1. (7.3)

    7.1

    n(kT), 7.1.

    n(kT)(autoregressivemoving average) , (kT) (), :

    ( ){ }

    ( )[ ] ( ) ( ){ } ( ) .,cov

    ,0

    2 =+=

    ==

    vkTvkTvEkTv

    kTvEv (7.4)

    2v , ( ) -:

    ( )[ ]

    ( ) .00

    01

    ,1lim1

    22

    =

    =

    = =

    za

    za

    vkTvN

    N

    kN

    v

    (7.5)

    :

    ( ) ( )

    ( )( )( ) pp

    p

    p

    vzczc

    zdzd

    zD

    zC

    zv

    znzG

    +++

    +++===

    ...1

    ...1

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    . (7.6)

    (7.3) (7.6) 7.1:

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    113/145

    113

    ( ) ( )

    ( ) ( )

    ( )( )

    ( )zvzC

    zDzuz

    zA

    zBzy d

    1

    1

    1

    1

    += . (7.7)

    ( ) ( ) ( )111 ,, zCzBzA ( )1zD , . mnd.

    n(kT)y(kT), .

    ( )1zC z. (7.7) , RMA BJ

    (Box-Jenkins) . :

    RMAX ML :

    ( ) ( )

    ( )

    ( ) ( )

    ( )

    ( )zv

    zA

    zDzuz

    zA

    zBzy d

    1

    1

    1

    1

    += . (7.8)

    RX LS :

    ( ) ( )

    ( ) ( )

    ( ) ( )zv

    zAzuz

    zA

    zBzy d

    11

    1 1

    += . (7.9)

    OE (Output-Error) :

    ( ) ( )

    ( ) ( ) ( )zvzuz

    zA

    zBzy d +=

    1

    1

    . (7.10)

    7.1.2.2

    )(),...,2(),1( mkykyky )(),...,2(),1( mdkudkudku k,

    k-1.

    ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )1,...,1,1,1,...,1,1 2221 kbkbkbkakaka mm .

    :( ) ( ) ( ) ( ) ( )

    ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ,1...111...11

    1

    1

    kemdkukbdkukb

    mkykakykaky

    m

    m

    =

    +++ (7.11)

    e(k) y(k) . k.

    y(k) ( )1 kky , :

    ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

    ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ,11...11

    1...111

    1

    1

    =+++

    =

    kkmdkukbdkukb

    mkykakykakky

    Tm

    m

    (7.12)

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    114/145

    114

    ( )kT m

    k-1,

    ( ) ( ) ( ) ( ) ( )[ ]mdkudkumkykykT = ...1...1 , (7.13)

    ( )1 k :

    ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )kbkbkbkakakak mm ...... 2121= . (3.14)

    k,:

    ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )11 == kkkykkykyke T . (7.15)

    m+d , k. k=1,2,,m+d+N , N+1

    ( ) ( ) ( ) ( )kekkky T += 1 , (7.16)

    ( ) ( ) ( ) ( )NdmeNdmNdmNdmy +++++++=++ 1 , (7.17)

    :

    ( ) ( ) ( ) ( ) ( )[ ]NdmydmydmydmyNdmyT +++++++=++ ...21 , (7.18)

    ( ) ( ) ( ) ( ) ( )[ ]NdmedmedmedmeNdmeT +++++++=++ ...21 , (7.19)

    ( )

    ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

    ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

    +++++++

    +++++

    =

    =++

    NuNmuNmuNdyNdmyNdmy

    umumudydmydmy

    umumudydmydmy

    Ndm

    ...21...21

    ...............................................................................................................................

    1...11...1

    0...21...21

    . (7.20)

    . ,

    = , (7.21), ,

    ( ) ( ) ( ) ( )++

    +=

    =++++=Ndm

    dmk

    TkeNdmeNdmeJ 2 , (7.21)

    (7.17), :

    ( ) ( ) ( ) ( )1 ++++++=++ NdmNdmNdmyNdme . (7.22)

    mN 2 :

    yTT

    = . (7.23)

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    115/145

    115

    , (7.22) (7.21), (7.24):

    ( ) TTTTTT yyyyJ += . (7.24)

    T ,

    (7.23) (7.22) . (7.23)

    ( ) ( ) ( ) ( )NdmyNdmNdmPNdm T ++++++=++ 1 , (7.25)

    ( )NdmP ++ :

    ( ) ( ) ( )[ ] 1++++=++ NdmNdmNdmP T . (7.26),

    , . (7.20). , :

    . md.. ( ) ( ) 0UkTUkTu = 0U

    .. ( )kTu m

    ..

    ( ) ( ) 0YkTYkTy = , 0Y 00 UKY = .

    . T ( ){ } 0=keE .

    [45],[57].

    7.1.3 MATLAB 6.0

    MATLAB 6.0 , toolbox-[58]. , , . System IdentificationToolbox [59]. System Identification Toolbox , 7.1.1.. 2 - ,

    . ,

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    116/145

    116

    . 3 , , .

    4 . . , (maximal

    likelihood) , . 5, , . toolbox- toolbox-ControlSystem Toolbox [60]Signal Processing Toolbox [61].

    7.2 -

    , setup . setup :

    (DC brushless ) Vickers- ( MOOG), , 7.2. - , ;

    DBM03 Vickers-(MOOG) ,

    PC RS232/RS485 DBM03 , .

    7.2 -

    DBM03 Vickers- (MOOG) 7.3.

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    117/145

    117

    . DBM03. DC brushless . (DSP) , .

    (IFOC), 0.0003s(300 s). , , , ,.

    7.3DBM03setup-

    DBM03:

    ; ; 10 kHz; IGBT ; ; , ,

    , , ,

    RS232/RS485 PC .

    DBM03 RS232/RS485 PC DBM Windows , :

    communication setup;

    terminal screen; ,

    (. text box-) command screen;

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    118/145

    118

    , (download), (upload) drive test;

    digital scope, save or load.

    7.4. main menu .

    7.4 main menuWindowsDBM

    7.5 drive test WindowsDBM

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    119/145

    119

    setup- 4096 ( 122 ), stimulus . 7.5.

    7.3

    , , . , 7.1. .

    7.3.1 (1)

    5, ( D/ ), -(/D ).

    , -, . ( )kTu , 7.1.2.:

    . ( ) ( ) 0UkTUkTu = 0U .

    . ( )kTu m , m .

    . T ( ){ } 0=keE .

    , ( pseudorandom

    binary sequence). ( ), , . () (7.4). .

    , , . .

    :

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    120/145

    120

    1. DBM03 162 . , 92 .

    2. DBM03 sTs 0003.0= . , setup-. 3.9.2. :

    Hz

    T

    f

    s

    800

    4

    10

    . (7.27)

    , , 200 Hz. , :

    ssTT s 0024,00003,088min === . (7.28)

    3.

    , MATLAB

    -randn [58], , :

    ( ){ }

    ( )[ ] ( ) ( ){ } ( ) .1,cov

    ,1

    ,0

    2

    2

    ==+=

    ==

    ==

    v

    vv

    kTvkTvEkTv

    kTvEv

    (7.29)

    testM (9

    2 ), testM (

    92 ). (7.29) , .

    1., 2. 3. MATLAB-m (), :

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    121/145

    121

    ...randn('state',sum(100*clock)); % Podeava se stanje generatora sluajnih brojeva

    for i=1:7:4088,z=randn;

    for j=1:1:7,if z>=0x=512;y=512;

    elsex=65024;y=-512;

    endB(i+j)=x;N(i+j)=y;

    end

    endfid = fopen('no1-8-9-bin.txt','wt')fprintf(fid,'%5i\n',B);fclose(fid);...

    m MATLAB, . PC setup- DBM DBM03 . drive test dwnload stimulus

    (from file), execute, upload response (to file) ( 7.5), , . .

    7.3.2 (2)

    MATLAB- System Identification Toolbox

    7.1.1. MATLAB-ident, 7.6. . Preprocess , Operations (7.7). : Select channels... , Selectexperiments... Merge experiments..., , Select range

    , Remove means Remove trends

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    122/145

    122

    , Filter... Resample... , . .

    7.6 ident MATLAB-SystemIdentification Toolbox-

    7.7 ident MATLAB-SystemIdentification Toolbox-

    Data Views , chek box-: Time plot Data spectra . , , , , , . [62]. )(tx

    , :

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    123/145

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    124/145

    124

    100

    101

    102

    103

    104

    105

    100

    10

    5

    1010

    y

    1

    Periodogram za eksperiment 1

    100

    101

    102

    103

    104

    105

    10-5

    100

    105

    Frequency (rad/s)

    u1

    7.81

    0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75-4

    -3

    -2

    -1

    0x 10

    5

    y1

    Ulazni i izlazni signali eksperimenta 2

    0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75

    -500

    0

    500

    Vreme (s)

    u1

    7.92

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    125/145

    125

    100

    101

    102

    103

    104

    105

    100

    10

    5

    1010

    y

    1

    Periodogram za eksperiment 2

    100

    101

    102

    103

    104

    105

    10-5

    100

    105

    Frequency (rad/s)

    u1

    7.92

    0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5-3

    -2.5

    -2

    -1.5

    -1

    -0.5

    0x 10

    5

    y1

    Ulazni i izlazni signali eksperimenta 3

    0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45-600

    -400

    -200

    0

    200

    400

    600

    Vreme (s)

    u1

    7.103

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    126/145

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    127/145

    127

    100

    101

    102

    103

    104

    105

    100

    10

    5

    1010

    y

    1

    Periodogram za eksperiment 4

    100

    101

    102

    103

    104

    105

    10-5

    100

    105

    Frequency (rad/s)

    u1

    7.114

    7.3.3 (3 4)

    ,() . MATLAB-System IdentificationToolbox-,Operations , Estimate ( 7.12) . : Parametric models... , Spectral model... Correlation model... . Parametric models... 7.13 : RX ( 7.9), RMAX ( 7.8), OE(Output-Error) ( 7.10), BJ (Box-Jenkins) ( 7.7), . , , , . RX AIC (Akaike Information Criterion) [59].

    ident, Model Views , chek box-, Model output Model resids.Chek box Model output () , ()

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    128/145

    128

    () . . Chek box Model resids . (residuals), a

    .chek box-, chek box-: Transient resp ( ), Frequency resp ( ),Zeros and poles Noise spectrum .

    7.12 ident MATLAB-SystemIdentification Toolbox-

    7.13 Parametric models... Estimate

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    129/145

    129

    , 7.8, 7.9, 7.10 7.11. : RX, RMAX , OE (Output-Error) BJ (Box-Jenkins) .

    )(),(),( 111 zCzBzA )( 1zD , d, . ()(Model output) . (residuals), , , , :

    1,3)deg(,2)deg(,4)deg(,3)deg( ===== dCDAB . (7.33)

    (7.14). , , , . , , () (Model output). 3, , 2 7.15 , :

    RX 52,9915%, RX () 51,4162%,

    RMAX 49,7871%, OE(Output-Error) 78,1835% BJ(Box-Jenkins) 74,5174%.

    7.14 ident MATLAB-SystemIdentification Toolbox-

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    130/145

    130

    , . (residuals) : OE (Output-Error) BJ (Box-Jenkins) , OE (Output-Error) .

    0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4-4

    -3

    -2

    -1

    0

    1

    2

    3

    4x 10

    5

    Vreme (s)

    Izmeren i simuliran izlaz nad setom validacionih podataka

    OE model fit: 78.1835

    ARMAX model fi t: 49 .7871

    ARX (IV algo ritam) model fit :51.4162

    ARX model f it: 52.9915

    Izmeren izlaz

    BJ model fit: 74.5174

    Pozicijamotora

    (dig.

    inc)

    7.15

    OE (Output-Error) . () (Model output) :

    1 68,4513%, 2 91,8832%, 3 89,9255% 4 98,1873%.

    7.16, 7.17, 7.18

    7.19:

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    131/145

    131

    0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4-6.5

    -6

    -5.5

    -5

    -4.5

    -4

    -3.5

    -3x 10

    5

    Time

    Meren i simuliran izlaz

    Meren izlaz eksperiment 1

    Simuliran izlaz

    7.16 4 1

    0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75-3.5

    -3

    -2.5

    -2

    -1.5

    -1

    -0.5

    0 x 10

    5

    Vreme (s)

    Poloaj(inc)

    Izmeren i simuliran izlaz

    Izmeren izlaz eksperiment 2

    Simulirani izlaz

    7.17 4 2

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    132/145

    132

    0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5-2.5

    -2

    -1.5

    -1

    -0.5

    0x 10

    5

    Time

    Meren i simuliran izlaz

    Meren izlaz eksperiment 3

    Simuliran izlaz

    7.18 4 3

    0.8 0.85 0.9 0.95 1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3-1

    -0.5

    0

    0.5

    1

    1.5

    2

    2.5

    3

    3.5

    4 x 10

    5

    Time

    Meren i simuliran izlaz

    Meren izlaz eksperiment 4

    Simuliran izlaz

    7.19 4 4

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    133/145

    133

    :

    ( ) ( )

    ( ) ( ) ( ) ( )ze

    zzzz

    zzzzezu

    zF

    zBzy +

    +++

    =+=

    4321

    321

    1

    1

    9605.0882.388.596.31

    9701.097.1, (7.34)

    :

    9605.0882.388.596.3

    9701.097.1

    )(

    )()(

    234

    23

    +++

    ==zzzz

    zzz

    zu

    zyzGidentif . (7.35)

    7.3.4 (5)

    , . . 7.20, 7.21, 7.22 7.22

    , : ( ), ( ) .

    Od z i v n a s t e p p o b u d u

    Vreme (sec)

    Pozicija(dig.)

    0 0.005 0.01 0.0150

    200

    400

    600

    800

    1000

    1200

    7.20 )(zGidentif

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    134/145

    134

    "Bodeov" dijagram

    Frekvencija (rad/sec)

    Fa

    za(deg)

    Amplituda(d

    B)

    -50

    0

    50

    100

    150

    100

    101

    102

    103

    104

    -180

    -150

    -120

    7.21 )(zGidentif

    -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1-1

    -0.8

    -0.6

    -0.4

    -0.2

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1Dijagram polova i nula u z ravni

    I

    m

    z

    R e z )

    7.22 )(zGidentif

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    135/145

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    136/145

    136

    Odziv na jedinicnu step pobudu

    Vreme (sec)

    Amplituda

    0 0.005 0.01 0.015-20

    0

    20

    40

    60

    80

    100Sistem sa elasticnom osovinom (teorij sko razmatranje)

    Identifi kovan sistem

    7.23

    Bodeov dijagram amplitudske i fazne frekventne karakteristike

    Frekvencija (rad/sec)

    Faza(stepen)

    Amplituda(dB)

    -100

    -50

    0

    50

    100

    102

    103

    104

    -450

    -360

    -270

    -180

    -90

    0Sistem sa elasticnom osovinom (teorij sko razmatranje)

    Identifi kovan sistem

    7.24

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    137/145

    137

    7.4 SETUP-A

    , setup -:

    9605.0882.388.596.3

    9701.097.1

    )(

    )()(

    234

    23

    +++

    ==zzzz

    zzz

    zu

    zyzGidentif . (7.35)

    DBM03 , :

    z

    zzGs

    44)(

    = , (7.36)

    , :

    9605.09205.296.2

    8805.388.74)()(

    23

    2

    ++

    ==zzz

    zzzGzGG sidentifis . (7.37)

    , . )(zR , )(zS )(zT , :

    ( ) ( )237127.0229128.2069832.21)( 231 ++= zzzzzR , (7.38)

    28203.083209.081752.026745.0)( 23 ++= zzzzS , (7.39)

    1370928.06283420.0571220.0)( 2 += zzzT . (7.40)

    MATLAB-Simulink. - (PI) , [26], [27]. 7.25 i 7.26 setup,

    1400 /, . , 7.27 i 7.28 setup, 5 Nm, .

    - . , , setup , (one-mass system), ( PI

    ) .

  • 7/23/2019 . Markovi - Metod za sintezu digitalnog zakona upravljanja servo sistemom sa elastino spregnutim masama

    138/145

    138

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

    200

    400

    600

    800

    1000

    1200

    1400

    1600Odziv brzine motora na referencu brzine od 1400 ob/min

    Vreme (s)

    Brzina(ob/min)

    PI regulator

    RST polinomijalni regulator

    7.25

    1400 /PI(RST).

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-2

    0

    2