Презентация Программирование контроллеров онлайн
На нашем сайте вы можете скачать и просмотреть онлайн доклад-презентацию на тему Программирование контроллеров абсолютно бесплатно. Урок-презентация на эту тему содержит всего 41 слайд. Все материалы созданы в программе PowerPoint и имеют формат ppt или же pptx. Материалы и темы для презентаций взяты из открытых источников и загружены их авторами, за качество и достоверность информации в них администрация сайта не отвечает, все права принадлежат их создателям. Если вы нашли то, что искали, отблагодарите авторов - поделитесь ссылкой в социальных сетях, а наш сайт добавьте в закладки.
Оцените презентацию от 1 до 5 баллов!
- Тип файла:ppt / pptx (powerpoint)
- Всего слайдов:41 слайд
- Для класса:1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11
- Размер файла:0.96 MB
- Просмотров:59
- Скачиваний:0
- Автор:неизвестен
Слайды и текст к этой презентации:
№1 слайд
Содержание слайда: Бубников Иван Николаевич
Программирование контроллеров
№2 слайд
Содержание слайда: Мы знали, но забыли
Устойчивость – это когда всё стабильно?
№3 слайд
Содержание слайда: В любой сложной системе есть запаздывание:
Подали напряжение на двигатель
Подождали полсекундочки
Обороты вышли на стабильную величину
№4 слайд
Содержание слайда: В любой сложной системе есть запаздывание:
Опустили монетку в снековый автомат
Подождали 2 минуты
Получили круассан
№5 слайд
Содержание слайда: В любой сложной системе есть запаздывание:
Посмотрели на светофор
Загорелся зеленый
Подождали секунду-две (в среднем)
Перешли дорогу
№6 слайд
Содержание слайда: Запаздывание?
Как оценить величину запаздывания?
Подать на систему сигнал
Измерить запаздывание
№7 слайд
Содержание слайда: Запаздывание?
Как оценить величину запаздывания?
Подать на систему сигнал
Измерить запаздывание
А как?
Время достижения установившегося значения?
А какую точность брать?
№8 слайд
Содержание слайда: Как будет удобнее?
Сигналы бывают разные
Постоянный сигнал
Скачок
Пила
Треугольник
Шум
Синус
№9 слайд
Содержание слайда: Как будет удобнее?
Любой периодический сигнал можно представить суммой гармонических сигналов разных частот и амплитуд.
Если сигнал непериодический, то можно раскладывать в ряд Фурье на интервале.
Попробуем оперировать частотным представлением сигналов для оценки запаздывания
№10 слайд
Содержание слайда: Эксперимент
Будем подавать на объект чистые синусоиды и наблюдать за реакцией объекта
№11 слайд
Содержание слайда: Эксперимент
Будем подавать на объект чистые синусоиды и наблюдать за реакцией объекта
№12 слайд
Содержание слайда: Эксперимент
Будем подавать на объект чистые синусоиды и наблюдать за реакцией объекта
№13 слайд
Содержание слайда: Что это нам дает?
В эксперименте время запаздывания было постоянным на всех частотах, в реальной жизни такое бывает не всегда.
На каждой отдельно взятой синусоиде запаздывание удобно оценивать углом
Xвх = A * sin(wt)
Xвых = B * sin(wt + phi)
phi – это угол запаздывания
№14 слайд
Содержание слайда: При чем тут устойчивость?
Пора вспомнить, чем мы тут занимаемся
Основной принцип управления объектами – управление по ошибке.
Когда из заданного сигнала вычитается выходной и результат подаётся на регулятор.
Xвх - Xвых = A * sin(wt) – B * sin(wt + phi)
Если phi = Pi, то
Xвых = B * sin(wt + Pi) = -B * sin(wt)
№15 слайд
Содержание слайда: При чем тут устойчивость?
То есть отрицательная обратная связь становится положительной!
№16 слайд
Содержание слайда: Насколько это плохо?
Xвх - Xвых = A * sin(wt) + B * sin(wt)
= (A + B) * sin(wt)
На следующем шаге на объект будет подаваться уже Xвх = (A + B) * sin(wt)
Таким образом, выход будет (A + B) * B / A
Ошибка на следующем шаге будет равна:
Xвх - Xвых = (A + (A + B) * B / A) * sin(wt)
№17 слайд
Содержание слайда: Упростим
Для удобства примем А = 1:
Xвх - Xвых = (1 + B) * sin(wt)
Xвх - Xвых = (1 + B*(1 + B)) * sin(wt)
Xвх - Xвых = (1 + B*(1 + B*(1 + B))) * sin(wt)
Xвх - Xвых = (1 + B*(1 + B*(1 + B*(1 + B)))) * sin(wt)
Xвх - Xвых = (1 + B*(1 + B*(1 + B*(1 + B*(1 + B))))) * sin(wt)
Будет ли этому конец?
№18 слайд
Содержание слайда: Проще не стало
Оставим только амплитуду синуса, сам синус больше 1 не станет точно:
|Xвх – Xвых| = (1 + B)
|Xвх – Xвых| = (1 + B*(1 + B)) = 1 + B + B^2
|Xвх – Xвых| = (1 + B*(1 + B + B^2)) = 1 + B + B^2 + B^3
Каждый следующий шаг – сумма ряда B^n
Если B < 1, то сумма ряда не бесконечность, значит, модуль ошибки (и выходного значения заодно) будут ограничены.
Сумма ряда 1 + B + B^2 + B^3 + ... = 1/(1 - B)
№19 слайд
Содержание слайда: Для наглядности
Если B = 0.9, то амплитуда синусоиды ошибки будет стремиться к 10 при входном сигнале в 1, а амплитуда выхода – к 10–1=9.
При B = 0.01 – выход будет синусоидой с амплитудой 0.(01), что выглядит уже не так пугающе.
№20 слайд
Содержание слайда: Что такое B?
B – отношение амплитуды выходного сигнала ко входному на частоте, запаздывание на которой равно Pi радиан (180 градусов).
№21 слайд
Содержание слайда: Что мы узнали?
1) Как обычно описывают запаздывание
2) Как оно может навредить системе
3) В каких случаях запаздывание приведёт к развалу системы
4) Есть какие-то частотные штуки, которые мешают жить
№22 слайд
Содержание слайда: Запаздывание? Никогда не встречал
Бывает ли чистое запаздывание в жизни?
На самом деле чистое запаздывание в нашем мире встречается не очень часто. Обычно запаздывание является следствием протекания внутренних процессов, а не отсутсвием реакции на вход вовсе.
Это значит, что есть ряд внутренних переменных объекта, которые меняются плавно, создавая задержку между выходом и входом.
№23 слайд
Содержание слайда: Запаздывание? Никогда не встречал
Двигатель не набирает скорость мгновенно? - это ток не может резко нарасти и инерция ротора ограничивает ускорение
Человек не сразу переходит дорогу с появлением зелёного – это информация от глаз обрабатывается мозгом.
Наиболее подходящим примером транспортной задержки можно считать задержки в линиях связи.
№24 слайд
Содержание слайда: Что это нам даёт?
Это означает, что при увеличении частоты синуса на входе значения внутренних переменных объекта будут не успевать отрабатывать полную амплитуду входного сигнала
№25 слайд
Содержание слайда:
№26 слайд
Содержание слайда: Объекты в жизни
Посмотрим на возможное поведение коэффициента передачи объектов при увеличении частоты входного сигнала:
1) Не меняется вообще
2) Убывает в большом
3) Возрастает в большом
№27 слайд
Содержание слайда: Объекты в жизни
Как мы только что убедились, запаздывание, в основном, приносит вместе с собой уменьшение амплитуды при повышении частоты. Если амплитуда не меняется совсем, то, скорее всего, вход и выход связаны между собой линейно.
Такие объекты сложно вывести из равновесия и для управления обратная связь не нужна вовсе.
№28 слайд
Содержание слайда: Объекты в жизни
Второй вариант – наиболее распространённый случай. Стабильные объекты обычно обладают фильтрующими свойствами (снижают амплитуду при увеличении частоты).
Если коэффициент передачи будет меньше единицы на частотах с углом запаздывания не меньше 180 градусов, то объект будет устойчивым.
Большинство объектов и явлений устойчивы
№29 слайд
Содержание слайда: Объекты в жизни
Третий вариант – тоже довольно редкий. В качестве примера можно привести тахогенератор, на вход которому приходит изменение угла, а на выходе снимается изменение напряжения. Чем выше частота изменения угла, тем выше скорость, а, следовательно, и ЭДС на обмотке.
Говорить об устойчивости подобного объекта можно с натяжкой.
№30 слайд
Содержание слайда: Куда уходит устойчивость?
Если объекты вокруг устойчивы, то к чему тогда весь разговор?
№31 слайд
Содержание слайда: Куда уходит устойчивость?
Объекты устойчивы, когда мы не пытаемся ими управлять!
А вот наша система управления может значительно снизить устойчивость или вообще стать неустойчивой.
Поэтому вопрос устойчивости поднимается именно в рамках системы управления.
№32 слайд
Содержание слайда: Что мы узнали ещё?
1) Большинство объектов устойчиво
2) Устойчивость уменьшает система управления
3) Человек всё портит
№33 слайд
Содержание слайда: Как сильно всё испорчено?
Как оценить, сильно снизилась устойчивость или нет?
№34 слайд
Содержание слайда: Как сильно всё испорчено?
Можно определить, насколько далеко от текущей ситуации находится неустойчивое положение.
Обычно, это называется запасом.
№35 слайд
Содержание слайда: Запасы устойчивости
Выйти из зоны устойчивости объект может двумя путями:
1) Если коэффициент передачи увеличится настолько, что на углу запаздывания 180 градусов он станет равным единице.
2) Если угол запаздывания увеличится настолько, что на коэффициенте передачи 1 он достигнет значения 180 градусов.
№36 слайд
Содержание слайда: Бывает ли такое?
Для примера возьмём двигатель
1) Нагрелись обмотки из-за работы на большую нагрузку и сопротивление увеличилось. Это изменение приведет к увеличению коэффициента передачи системы.
2) Обмотки сильно нагрелись, диаметр витков от нагрева увеличился, увеличилась магнитная проницаемость материала сердечника. Результат – изменилась индуктивность, постоянная времени L/R, увеличился угол запаздывания
№37 слайд
Содержание слайда: Как проверить систему на устойчивость
Снять зависимости амплитуды и угла запаздывания от частоты на диапазоне от 0 до той, на которой угол будет 180 градусов
Определить по снятой характеристике оба запаса.
№38 слайд
Содержание слайда: Как проверить систему на устойчивость
А если у нас микроконтроллер и преобразование Фурье нам делать слишком дорого?
№39 слайд
Содержание слайда: Как проверить систему на устойчивость
Можно искуственно создать изменения в системе и оценить величину запасов:
1) Увеличить коэффициент усиления в прямом канале до тех пор, пока в системе не начнуться устойчивые колебания.
2) Внести искуственную задержку в прямой канал, увеличивать её до появления устойчивых колебаний.
№40 слайд
Содержание слайда: Проблемы автоматизации
Чтобы автоматизировать процесс, надо уметь определять устойчивые колебания.
Они могут прийтись на ту частоту, которая будет выше частоты чтения выходной величины.
№41 слайд
Содержание слайда: Как быть?
Преобразование Фурье - это будет занимать время.
Придумывать различные ухищрения.
Скачать все slide презентации Программирование контроллеров одним архивом:
