1. Задаётся какое-то ПФ, полученное с помощью какого-то критерия оптимальности.
2. Синтезируется нормированное дифференциальное уравнение. В общем случае порядок дифференциального уравнения будет определять степень приближения реальной траектории к оптимальной.
3. Выбираем коэффициент реального дифференциального уравнения, исходя из заданного времени переходного процесса.
w – выбирается из энергетических возможностей силового
элемента.
4. Рассчитываем средства последовательной и параллельной коррекции.
5. Проверяем реализуемость средств последовательной и параллельной коррекции. Будут ли все расчётные коэффициент реализуемы на расходных физических элементах.
Проектирование приводов с изменяющимися
инерционными параметрами.
У приводов манипуляторов и роботов есть особенность – в процессе функционирования момент инерции нагрузки изменяется в десятки раз.
Для избавления от этого есть следующие пути:
1. Создание систем с малой чувствительностью к изменяющимся параметрам объекта.
2. Создание систем с малой чувствительностью к изменяющимся параметрам объекта.
Ясно, что второй путь более перспективный, т. к. позволяет создать системы с изменяющимися параметрами без использования каких-либо схем идентификации и самонастройки.
Принцип построения адаптивных систем.
идентфикатор
рег. объект
Иденификатор = адаптер.
Принцип действия: в процессе функционирования системы идентификатор изменяет изменяемый параметр (J) сигнал V пропорциональный данному оператору каким – то образом воздействует на регулятор Т. О., изменяется структура регулятора, имеющими его параметры в зависимости от переменного характера.
Пример:
1(t) a
ПИ > Дв
kap2a+kwpa
F(J) Индикатор
J=var
ТЭМ=var Þ нужно изменить чтобы оба J=var
KeTд+KaK>
Q1 = ¾¾¾¾¾¾
KeTэмТя
Ke+KwK>
Q2 = ¾¾¾¾¾¾
KeTэмТя
KпK>
Q3 = ¾¾¾¾
KeTэмTя
KsK>
Q4 = ¾¾¾¾
KeTэмTя
Приведение к валу ЭД
Jгя
Тэм = ¾¾¾
KeKm
Ka>>>KeTд
Ka>>Ke
Нужно воздейстовать на коэффициенты усилителя путём подачи сигнала, пропорционально J, сигнал формирует идентификатор.
§. Проектирование приводов, обладает малой чувствительностью к изменению момента инерции.
Второй путь создание ЭП к объектам с изменяющимися инерционными параметрами, заключающимися в создании приводов, обладающих свойствами полной чувствительности к изменению инерционных параметров. Данный путь представляется наиболее перспективным, так как нечувствительность к изменению инерционных параметров достигается без каких-либо схем идентификации, приспособления к самонастройке.
Путь I. Заключается в выборе соответствующих нормированных дифференциальных уранений. Мы будем рассматривать уравнение, синтезированнное из условия воспроизведения характеристики.
Q1
Q2
разгон Q3
Q4
торможение Q5
Q6
Если коэффициент обратных связей, т.е. вектор [x] построить для нахождения момента инерции, то уменьшение момента инерции в широких пределах не влияет существенно на качество управления.
А(w)
1 3
2
w
1– АЧХ расчётное для Jпол.
2– J уменьшается в 10-20 раз.
3-увеличение J в 2-3 раза, качество остатка графика, управление ухудшилось.
h(t)
J
h(t) – для мах J – энергетика ЭД не может
использовать f и n.
Путь II
В настоящее время получаем системы управления с контуром ускорения.
a
aвх x*
Вх К Дв
Р2a+g
ВХ – вычислительное устройство (алгоритм).
Задача: необходимо получить на выходе заданную функцию.
f*(t)=a при поступлении на вход aвх.
На основе поступления обратных задач динамики можно показать, что задача сводится к формированию необходимого эталонного ускорения x*(t).
x*-p2a-0 (*) условия выполняются когда коэффициент усиления
к®¥, выходные траектории будут стремиться к эталонной.
В случае выполнения условия (*) система обладает свойством малой чувствительности к изменяющимся инерционным нагрузкам, в практическом плане коэффициент к всегда конечен.
Недостатки: необходимость измерения второй производной, но этот недостаток можно устранить с помощью специальных структурных схем.
x - случайная помеха.
Если действует сигнал помехи, то при большем коэффициенте усиления к дисперсии выходной координаты может стать выше допустимого значения.
Единственный способ получить дисперсию заключается в уменьшении к, а уменьшение к отрицательно сказывается на свойствах полной чувствительности. Более подробно наша идея рассматривается в следующих работах.
Глава 2.
Общие сведения о САПР.
§2.1. Процесс проектирования.
Проектирование – это комплекс работ с целью получения описаний нового или модернизированного технического объекта, достаточных для реализации или изготовления объекта в заданных условиях. Полученные при проектировании описания бывают окончательными и промежуточными. Окончательное описание представляет собой комплект конструктивно-технологической документации в виде чертежей, спецификации пояснительных записок, схем, программ для ЭВМ и управляющего технологического оборудования и т. д. Промежуточные описания по своей форме разнообразные текстовые документы, эскизы, описания на языках используемых автоматических систем.
Автоматизированное проектирование осуществляется в рамках САПР. В соответствии с ГОСТОМ система автоматизированного проектирования – это организационная техническая система, состоящая, состоящая из комплекса средств автоматизированного проектирования, взаимодействующего с подразделениями спроектированной организации и выполняющих автоматизированное проектирование.
Проектирование делится на стадии, этапы и процедуры. При проектировании сложных объектов, комплексов являются привода подач современных металлорежущих станков, выделяют стадии научно-исследовательских работ (НИР), опытно-конструкторских работ (ОКР), технического проекта, рабочего проекта, испытаний опытного образца стадии НИР во многих случаях можно разделить на стадии проектных исследований, технического задания, технического предложения. На этих стадиях последовательно изучаются потребности в получении новых изделий с заданным целевым назначением, исследуются физические, информационные, конструктивные и технологические принципы построения изделий и возможности реализации этих принципов, прогнозируются возможные значения характеристик и параметров объектов. Результатом НИР является формулировка технического задания (ТЗ) на разработку нового объекта.
На стадии ОКР разрабатывается эскизный проект изделия, проверяются, конкретизируются и корректируются принципы и согласие, установившееся на стадии ИНР.
На стадии технического проекта принимаются подробные технические решения и прорабатываются все части проекта.
На стадии испытаний опытного образца получают результаты, позволяющие выявить возможные ошибки и недоработки проекта, применяются меры к их устранению, после чего документация передаётся на предприятия, выделенные для серийного производства изделия.
Проектирование разделено также на этапы. Этап проектирования – это условно выделенная часть проектирования, сводящаяся к выполнению одной или нескольких проектных процедур, объединённых по признаку принадлежности полученных проектных решений к одному иерархическому уровню и аспекту описаний.
Проектное решение – описание объекта или его составной части, достаточной для рассмотрения и принятия заключения об описании проектирования или путях его продолжения.
Проектная процедура – часть проектирования, заканчивающаяся получением проектного решения. Примером проектных процедур служит синтез функциональной схемы устройства, оптимизация параметров функции опального узла и т. д.
На любой стадии или этапе проектирования можно выявить ошибочность или не оптимальность ранее принятых решений и, следовательно, необходимость или целесообразность их пересмотра.
Результат нисходящее (сверху-вниз) и восходящее (снизу-вверх) проектирование. При нисходящем проектировании задачи высоких иерархических уровня – решаются прежде всего задачи более низких иерархических уровней. При восходящем проектировании последовательность противоположная. Функциональное проектирование сложных систем чаще всего являются нисходящими, но структурное проектирование – восходящим.
§ 2.2. Типовые структуры САПР электромеханических систем.
Типовая структура САПР показана на рис. 2.1.
Здесь через Р1-Р6 обозначены подсистемы САПР, z1-его задачи, подлежащие решению в процессе автоматизированного проектирования.
m1-m10 – информационные фонды. Двойками мишени показаны системы диалоговые режимы: проектировщик – ЭВМ, некоторые используются для всех подсистем и для большинства задач.
Примерное содержание основных подсистем, задач и информационных фондов следующее.
Подсистемы:
Р1 – разработка проектного предложения;
Р2 – витиминальный синтез системы по динамическим критериям (технический проект);
Р3 – приборная и схемная реализация системы, разработка принципиальных схем и конструкций (технический проект);
Р4 – технология производства (технический проект);
Р5 – рабочие чертежи;
Р6 – подсистема управления (диспетчер) для организации диалогового режима.
Задачи:
z1 – построение функциональной схемы системы и выбор основного оборудования;
z2 – укрупнённый анализ технико-экономических показателей вариантов системы;
z3 – составление документации по проектному предложению;
z4 – формирование математической модели;
z5 – анализ устойчивости системы;
z6 – определение областей устойчивости и областей заданных показателей качества;
z7 – синтез параметров системы по заданным показателям при регулярных сигналах;
z8 – синтез параметров системы по заданным показателям при спорных процессах.
z9 – оптимизация системы по переходной и стационарной динамическим ошибкам при регулярных сигналах;
z10 – оптимизация системы по переходной и стационарной ошибкам при случайных процессах;
z11 – расчёт переходных процессов и ошибок при регулярных сигналах;
z12 – расчёт переходных процессов и ошибок при стройных процессах;
z13 – разработка структурной и функциональной схем системы;
z14 – разработка функциональных схем блоков системы;
z15 – расчёт побочности;
z16 – разработка конструкции блоков;
z17 – расчёт экономической эффективности;
z18 – составление документации технического проекта;
z19 – разработка технологии производства;
z20 – изготовление рабочих чертежей.
Информационные фонды.
m1 – блок исходных данных;
m2 – блок технических требований;
m3 – блок для хранения промежуточной информации;
m4 – каталог элементной базы и её конструктивных и функциональных характеристик;
m5 – библиотека математических моделей элементов;
m6 – библиотека программных модулей (пакета прикладных программ);
m8 – нормативная база для технико-экономических расчётов;
m9 – банк исходных данных технологических процессов;
m10 – каталог технологической оснастки.
На рис. 2.1. представлены более подробные подсистемы и задачи, относящиеся к проектированию и оптимизации систем по динамическим показателям. Подсистема и задачи проектирования систем по динамическим критериям представляют собой комплекс основных расчётных схем, образующих алгоритмическую систему.
§ 2.3. Виды обеспечения САПР.
Разнообразие средств и выполняемых функций обуславливает сложность структуры САПР, в которой выделяют редакцию видов обеспечения компонентами САПР являются виды обеспечения – техническое, математическое, программное, лингвистическое, информационное, методическое и организационное.
Техническое обеспечение – совокупность технических (аппаратных) средств, используемых в САПР для переработки, хранения, передачи информации, организации общения человека с ЭВМ, изготовления проектной документации. Основу технического обеспечения составляют ЭВМ, разные виды переферийного оборудования – внешние запоминающие устройства, устройства ввода-вывода информации, технические средства машинной графики, аппаратура для связи технических средств между собой и с пользователями САПР. К техническому обеспечению САПР относят также средства организайционной техники, различное измерительное оборудование для получения данных, используемых при проектировании.
Математическое обеспечение – совокупность математических моделей, методов, алгоритмов для решения задачи автоматизированного проектирования. Математическое обеспечение реализуется в программном обеспечении САПР.
Программное обеспечение – совокупность программ, представленных в заданной форме, вместе с необходимой программной документацией, предназначенное для использования САПР.
Лингвистическое обеспечение – совокупность языков, используемых в САПР для представления информации о проектируемых объектах, процессе и средствах проектирования, которой обеспечиваются люди с ЭВМ и между собой в процессе автоматизированного проектирования.
Информационное обеспечение – документы, содержащие описание стандартных проектных процедур, типовых проектных решений, комплектующих изделий, материалов и другие данные, а также файлы и блоки данных на многочисленных носителях с записью указанных документов.
Методическое обеспечение – документы, в которых отражены состав, правила отбора и эксплуатации средств автоматизированного проектирования.
Организационное обеспечение – положение, инструкции, прогнозы, штатные расписания, квалифицированные требования и другие документы, регламентирующие организационную структуру подразделений проектного предприятия и их взаимодействие с комплексом средств автоматизированного проектирования.
§ 2.4. Информационное обеспечение САПР.
Информационное обеспечение САПР состоит из информационного фонда и средств управления этим фондом. Информационный фонд САПР можно организовать в виде файловой или библиотечной системы. В этих случаях для ведения фонда используют стандартные средства управления данными имеющимися в операционных системах ЭВМ. В САПР широко применяются библиотеки программных модулей, сценариев диалога. Однако файловые и библиотечные системы неудобны и неэффективны при коллективном использовании большей части информационного фонда, когда требуется быстрая выборка отдельных записей, добавление и замена данных с сохранением целосности данных. Целостность и правильное коллективное использование этой части фонда достигается при организации в виде банка данных, состоящего из баз данных и систем управления базами данных.
База данных определяется как совокупность взаимосвязанных данных, используемых более чем одним пользователем или фотографическим компонентом САПР.
Система управления базами данных (СУБД) это программная система, обеспечивающая использование и ведение, базы данных (БД).
Применение блоков данных в САПР обусловлено необходимостью решения важных проблем, связанных с обеспечением достоверных результатов, организацией сквозного автоматизированного проектирования и с изданием открытых САПР.
Достоверность результатов автоматизированного проектирования достигнута корректностью математического обеспечения, полнотой и достоверностью исходной информации. Достоверность данных зависит не только от корректности сведений, получаемых в САПР извне, но и от других факторов: надёжности технических и программных средств; наличие средств восстановления после сбоев и средств защиты от исполняющих внешних воздействий, к которым прежде всего относятся погашение записи в БД, неизбежных в процессе проектирования, причём изменения должны выполнятся согласованно во всех взаимосвязанных частях информационного фонда. Полнота и достоверность исходных данных – две стороны важного свойства данных, называемого целостностью. Именно целостность данных – необходимое условие достоверности получаемых в САПР результатов.
Организация сквозного автоматизированного проектирования характеризуется необходимостью автоматизировать не только выполнение различных проектных процедур, но и обмен информацией между различными частями САПР. Эти обмены поставляют информационный интерфейс между различными частями САПР. Эти обмены поставляют информационный интерфейс между подсистемами САПР, прикладными программами на маршрутах проектирования, пользователями и техническими средствами. Информационный интерфейс с возникновением САПР на банк данных.
Создание открытых САПР подразумевает реализацию в них возможностей взаимно независимого внесения изменений в информационное и программное обеспечение. Степень открытости будет высокой, если замена какой-либо одной программы не потребует внесения в другие программы или структуры данных и если изменение в информационном фонде или технических средствах хранения фонда не потребует изменений в программном обеспечении. Такая развязка информационного и программного обеспечения реализуется в БИД и поддерживается введением трёх уровней описания данных.
Концептуальный уровень, называют логической схемой БД, случай для описания структуры информационного фонда без привязки к физическим способам его хранения в запоминающих устройствах ЭВМ. Внешний уровень взаимосвязан с описанием отдельных баз данных без учёта способов хранения.
идентфикатор
рег. объект
1(t) a
ПИ > Дв
kap2a+kwpa
F(J) Индикатор
Q2
Q4
Q6
А(w)
1 3
2
h(t)
J
a
aвх x*
Вх К Дв
