По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.9 DOI:10.33920/pro-2-2203-02

Реализация методов коррекции следящих систем в пакете Simulink из САПР MatLAB

Юдачев С. С., канд. техн. наук, доцент, МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва, 105005, Москва ул. 2-я Бауманская, д. 5
Ситников С. С., МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва, 105005, Москва ул. 2-я Бауманская, д. 5, е-mail: sitnikovss@bk.ru
Монахов П. А., МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва, 105005, Москва ул. 2-я Бауманская, д. 5
Гордиенко Н. А., МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва, 105005, Москва ул. 2-я Бауманская, д. 5

Оборудование с ЧПУ имеет гибкость, универсальность, высокую производительность. Применение такого оборудования существенно меняет характер производства, делает его мобильным, удовлетворяющим требованиям по непрерывному усовершенствованию и обновлению продукции машиностроения. Однако станки с ЧПУ являются достаточно сложными, а их приобретение связано с большими финансовыми затратами, поэтому проблема эффективного использования станков с ЧПУ является приоритетной для большинства предприятий машиностроения и неразрывно связана с необходимостью написания различных программ. Предложены варианты реализации методов последовательной, параллельной коррекции и коррекции с обратной связью в пакете Simulink из САПР MATLAB. При выполнении работы используются настраиваемые библиотечные блоки, имеющиеся в открытом для студентов доступе на официальном сайте производителя ПО. Представлены схемы для каждого метода коррекции с описанием входящих в них блоков. Вывод результатов и сравнение полученных данных производится при помощи встроенного в пакет программного осциллографа, что позволяет наглядно понять разницу между схемами. Произведено сравнение на примере различных видов сигналов для наиболее объективной оценки качества корректировки сигнала тем или иным методом. Практическая значимость работы — ознакомление с пакетом Simulink САПР MATLAB и рассмотрение возможных способов реализации настоящих схем коррекции, а также доступность для самостоятельного построения этих же схем в данном САПР. Данная работа может использоваться не только для обучения студентов высших учебных заведений в области разработки, отладки и кодирования электронных и радиоэлектронных устройств в части описания алгоритма их работы, но и для организации лабораторных работ по курсам дисциплин, связанных с данной тематикой, а также при создании и проектировании реальных устройств на производстве. Ознакомление и изучение данного языка программирования проводятся в стенах одного из ведущих инженерных университетов Российской Федерации — Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана.

Литература:

1. Дьяконов, В.П. Simulink 5/6/7. Самоучитель / В.П. Дьяконов. — М.: ДМК Пресс, 2008. — 314 c.

2. Дьяконов, В.П. Simulink 5/6/7. Самоучитель / В.П. Дьяконов. — М.: Книга по требованию, 2008. — 784 c.

3. Черных, И. В. Моделирование электротехнических устройств. SimPowerSystems и Simulink / И.В. Черных. — М.: Книга по требованию, 2007. — 288 c.

4. Солодовников, В. В., Филимонов, Н.Б. Динамическое качество систем автоматического регулирования: учеб. пособие. — М.: Изд-во МВТУ им. М. Э. Баумана, 1987. — 84 с.

5. Коршунов, А.И. Оценка свойств замкнутых систем с периодическим высокочастотным изменением структуры по предельной непрерывной модели // Матер. XXI Межвуз. науч.-техн. конф. «Военная радиоэлектроника: опыт исследования и проблемы, подготовка специалистов». — Петродворец: ВМИРЭ им. А.С. Попова, 2010. — Ч. III. — C. 176–191.

6. Коршунов, А. И. Повышение качества стабилизации выходного напряжения импульсного преобразователя постоянного тока // Изв. вузов. Приборостроение. — 2013. — Т. 56, №3. — C. 48–57.

7. Никифоров, В. О., Лукьянова, Г.В. Следящая система комбинированного управления // Науч.-техн. вестн. СПБГУ ИТМО. — 2011. — Т. 76, №6. — С. 39–43.

8. Коршунов, А.И. Электронная модель индукционного датчика измерителя рассогласования следящей системы // Компоненты и технологии. — 2013. — №8. — C. 144–147.

9. Яворский, В. Н., Бессонов, Ф. Ф., Потапов, А.М. Проектирование инвариантных следящих приводов. — М.: Высш. школа, 1963. — 428 с.

10. Бесекерский, В. А., Попов, Е.П. Теория систем автоматического регулирования. — М.: Наука, 1972. — 768 с.

1. Dyakonov, V.P. Simulink 5/6/7. Self-study guide / V. P. Dyakonov. — M.: DMK Press, 2008. — 314 p.

2. Dyakonov, V.P. Simulink 5/6/7. Self-study guide / V. P. Dyakonov. — M.: Book on Demand, 2008. — 784 p.

3. Chernykh, I. V. Simulation of electrical devices. SimPowerSystems and Simulink / I. V. Black. — M.: Book on Demand, 2007. — 288 p.

4. Solodovnikov, V. V., Filimonov, N. B. Dynamic quality of automatic control systems: Textbook. allowance. M.: Publishing house of MVTU im. M. E. Bauman, 1987.84 p.

5. Korshunov, A. I. Estimation of the properties of closed systems with periodic high-frequency change in structure according to the limit continuous model // Mater. XXI Interuniversity. scientific and technical conf. «Military radio electronics: research experience and problems, training of specialists.»

6. Korshunov, A. I. Improving the quality of stabilization of the output voltage of a pulsed DC converter // Izv. universities. Instrumentation. 2013. T. 56, No. 3. P. 48–57.

7. Nikiforov, V. O., Lukyanova, G.V. Tracking system of combined control // Scientific and technical. vestn. SPbGU ITMO. 2011. T. 76, No. 6. P. 39–43.

8. Korshunov, A. I. An electronic model of an induction sensor for a tracking system mismatch meter // Components and technologies. 2013. No. 8. P. 144–147.

9. Yavorskiy, V. N., Bessonov, F. F., Potapov, A.M. Designing invariant servo drives. M.: Higher. school, 1963.428 p.

10. Besekersky, V. A., Popov, E.P. Theory of automatic control systems. Moscow: Nauka, 1972.768 p.

Методы коррекции нашли широкое применение в следящих системах. Корректирующие устройства чаще всего представляют собой пассивные четырехполюсники, состоящие из RCэлементов.

В случае неустойчивости или неудовлетворительного качества переходных процессов в устойчивой системе в нее вводят корректирующие устройства (КУ). Они могут вводиться в прямую цепь — последовательные КУ; параллельно какому-либо элементу — параллельное КУ; в местную обратную связь — КУ обратной связи (ОС). Использование КУ ОС делает систему многоконтурной, они предпочтительнее других КУ. При коррекции ОС возможна линеаризация нелинейностей, устранение влияния нестабильности параметров звеньев, повышение устойчивости и качества систем. Местной ОС обычно охватывают усилители с большим коэффициентом усиления, элементы с нестабильными характеристиками, неустойчивые звенья.

Для реализации схем нам потребуется пакет Simulink САПРа MATLAB. Simulink — среда динамического междисциплинарного моделирования сложных технических систем и основной инструмент для модельно ориентированного проектирования. Его основным интерфейсом является графический инструмент для построения диаграмм и настраиваемый набор библиотек блоков. Он предлагает тесную интеграцию с остальной средой MATLAB и может либо использовать MATLAB, либо создавать сценарии из него. Simulink широко используется в автоматическом управлении и цифровой обработке сигналов для многодоменного моделирования и проектирования на основе моделей. А также некоторый набор настраиваемых библиотечных блоков, описанный далее.

В ходе работы со схемой последовательной коррекции были использованы встроенные блоки моделирования Simulink (рис. 1):

• Ramp, sine wave, pulse generator (источники сигналов);

• Transfer Fcn (блок задания переходной функции);

• Gain (усилитель);

• Bus creator (шина, объединяющая несколько входных данных);

• Scope (осциллографы, позволяющие узнать форму сигнала в том или ином узле схемы);

Для Цитирования:
Юдачев, Ситников, Монахов, Гордиенко, Реализация методов коррекции следящих систем в пакете Simulink из САПР MatLAB. Главный механик. 2022;3.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: