第4章F 高级控制技术(不讲)
测控专业导论第4章
稳态
动态
t 稳态
2)稳定性分析
控制系统要能正常的工作,必须是稳定的。系
统的稳定性定义为:系统在受到外作用力后,偏离
了正常工作点,而当外作用力消失后,如果系统能
够以一定精度返回到原来的工作点,则称系统是稳
定的;否则系统就是不稳定的。
干扰f
+e
给定值 +
控制器
调节阀
加热器 及房间
被控变量
实测值
传感器
1.对控制系统的性能要求 对于任何一个控制系统的要求都可以概括为稳定性(稳)、快速 性(快)、准确性(准)三个方面。“稳”与“快”是说明系统 动态品质,“准”是说明系统的稳态品质。
1)时域性能描述 控制系统的时间响应从时间顺序上讲,可以大 致划分为稳态和动态两个过程。研究系统的时间响 应必须对动态和稳态两个过程的特点和性能加以讨 论。
应过程和实 响应UC(t)
为一阶惯性时,可以推出系统的模型为:
R
Ur(t)
C UC(t)
3.拉普拉斯
变换与传递 函数
描述系统的特性时常出现微分方程或积分方程, 要进一步分析系统的动态性能时求解较为困难。
如环节的特性方程是微分方程时,输入输出变
量无法剥离出来写成简洁的系统特性关系,下
RCdudct(t)一如步果u的用c(分拉t)析氏和变u计换r(算式t)表很示困
2.反馈控制系统的过渡响应
由于系统特性的不同,反馈控制系统的阶跃响
应有四种形式:
(a)非周期衰减过程
y
被控变量在给定值的某 一侧作缓慢变化,最后趋于 0 给定值。
单调过程 t
(a)
(b)衰减振荡过程
y
被控变量上下波动,但
第四章 计算机控制系统的控制算法
信号通过零阶保持器后存在幅值衰减和相位滞后。 但如果采样周期T足够小,即采样频率足够高时,可以忽 略这一影响。对于小的采用周期,用幂级数展开,用T/2 的时间滞后环节来近似:
设相位裕量减少5-15度,则采样周期应选为:
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信息与电气工程学院
山东科技大学
12
计算机控制系统
间接设计方法得以实现的重要依据是: (1) 采样周期要满足香农采样定理; (2) 采样周期足够小,达到零阶保持器的相位
因此,计算机控制系统也可以称为数字控制系统、离 散控制系统或采样控制系统。
模拟控制系统称为连续控制系统。
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计算机控制系统
2. 离散(数字)控制系统与连续(模拟)控制系统的本质 区别在于:模拟系统中的给定量、反馈量和被控量都是连 续型的时间函数,而在离散系统中,通过计算机处理得给 定量、反馈量和被控量是在时间上离散的数字信号。
把计算机引入连续控制系统中作为控制器使用,便 构成了计算机控制系统。
由计算机构成的控制系统,在本质上是一个离散系统。
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计算机控制系统
传递函数的定义
1. 连续系统中传递函数的定义是:零初始条件下, 一个环节(系统)的输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变 换之比。
第四章 计算机控制系统的 控制算法
第八讲-第十三讲
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信息与电系统
概述
第八讲
计算机控制系统的设计,是指在给定系统性能 指标的条件下,设计控制器的控制规律和相应的数 字控制算法。
数字控制器的设计方法按其设计特点分为三大 类:
第二章软件无线电的体系结构ppt课件
软件无线电节点配置要求:
➢ 一个软年无线电节点可以进行个性配置, 可以改变空间接口的任何方面,如信号是否 跳频,是否扩频,当然改变配置后所需要的 资源(如运算容量、存储容量,带宽等)不、 能超过系统本身所能允许的最大限量。
➢ 进行了个性化配置的这样一个软件无线 电节点,可以将它的新的配置进行上载 (Upload),传给服务供应商(Service Provider) 或软件无线电基站,而其它需要以这种个 性化方式进行通信的节点,就要从空中先 进行下载,将配置安装在自身的节点上再 进行通信.当然每一个新的个性化配置在使 用之前都应先确保其正确性和安全性。
➢ 传统通信需人工干预的控制很少,只有像电源 开关、音量控制等几个简单的控制功能;
➢ 软件无线电在此基础上扩展多频带、多模式、 多线程以及多个性化的特点;
软件无线电信道可扩展成三部份: ➢ 可编程的RF/信道接入部份,是对多个射频段和其 它信道的接入部份进行自动的接入; ➢ 中频部份主要是进行滤波、频率变换、波束形成 等处理; ➢ 调制解调部份包括了多种可用的调制技术;
图 软件无线电的拓扑结构
拓扑模型的好处: ➢ 可以明确系统顶层的即插即用接口; ➢ 可以预测和控制系统的性能; ➢ 为建立标准定义一个参考模型; ➢ 为产品的演化提供一个体系; 拓补模型的特点: 1.节点和有向线段可以带有有关的重要特性,这些重要 特性构成拓补空间的维数; 2.一个拓补结构包括了很多的空间,在这些空间上可以 从不同的角度得到系统的重要特性。
➢ 授权:确认用户可以访问数据或使用网络; ➢ 完整性:采用加密技术和编码技术保证信息的完整
性; ➢ 隐私:采用加密技术实现; ➢ 认证:简单口令或高级的加密的技术; ➢ 认可:接收者和传送者都肯定各自的行为,采用数字
第4章43纯滞后控制技术-大林算法
第一个极点为z=e-T/Tτ,因此不会引起振铃现象,第二个 极点为z=-C2/C1,当T → 0时有:
将引起振铃。
(2)振铃幅度RA
-振铃幅度RA :用单位阶跃输入下数字控制器第0次 输出量和第1次输出量的差值表示。
φu(z)可以写成: 单位阶跃输入下
对带纯滞后的二阶惯性环节的系统 当T→0时,Biblioteka 1、数字控制器D(z)的形式
控制对象:Gc (s)由一或二阶惯性环节和纯滞后组成:
闭环传函为具有纯滞后的一阶惯性环节,且其滞后时间等 于被控对象的滞后时间。 滞后时间τ 与T成整数关系。
-达林算法的设计目标:设计数字控制器使系统的
-构造数字控制系统,并用零阶保持器离散化φ (s)。
代入 进行z变换有:(推导见讲稿P5)
可由上式求D(z)
(1)被控对象为带纯滞后的一阶惯性环节:
代入τ=NT,z变换后有:
(2)被控对象为带纯滞后的二阶惯性环节:
代入τ=NT,z变换后有:(推导见讲稿P6)
于是:
2、振铃现象及消除
-振铃(Ringing)现象:数字控制器的输出发生周期为2T上 下摆动。振铃幅度表示为RA。
-振铃会增加执行机构的磨损,和影响多参数系统的稳定 性。
例:设
2.524(1 0.6065z 1 ) D( z ) (1 z 1 )(1 z 1 )(2 z 1 )
如何消除振铃现象?
解:极点为:z1=1,z2=-1,z3=-0.5,z2和z3会产生 振铃现象,为了消除振铃现象,令z=1代入极点z2=-1和 z3=-0.5,得:
控制量为:
Y ( z) 2.6356(1 0.7413z 1 ) 1 2 3 4 U ( z) 2 . 6356 0 . 3484 z 1 . 8096 z 0 . 6078 z 1 . 4093 z .... 1 1 1 G ( z ) (1 0.733z )(1 z )(1 0.6065z )
第四章 微电网运行与控制技术
4.1 微电网自动控制结构与体系
4.1.1 微电网的经典结构与控制目标 1、经典微电网的基本结构 如图4.1所示,它由微电源、储能装置和电/热 负荷构成,并联在低压配电网中。微电源接入 负荷附近,很大的减少了线路损耗,增强了重 要负荷抵御来自主电网故障的影响的能力。微 电源具有“即插即用”的特性,通过电力电子 接口实现并网运行和孤岛运行方式下的控制、 测量和保护功能,这些功能有助于实现微电网 两种运行方式间的无缝切换。
P
Q
ref
u d id u q iq u d id
u d id u q iq u d id
(4-1)
ref
通过式(4-1)计算得到dq轴的电流值,把它 作为电流环参考值,与实际的电流值做差, 然后通过PI控制器。得到滤波电感参数后,设 置dq轴电压参考分量,通过Park反变换,得 到三相交流分量,通过PWM输出给逆变器。
如图4.4所示Droop控制有功-频率(P-f)和 无功-电压(Q-U)呈线性关系,当微电源输 出有功、无功增加时,运行点由A点移动到 B点,达到一个新的稳定运行状态,该控制 方法不需要各微源之间通信联系就可以实 施控制,所以一般采取对微电源接口逆变 器控制。
图4.4 频率、电压下垂特性
4.2 微电网的逆变器控制
在大电网发生故障或其电能质量不符合标准情 况时,微电网可以孤网运行,保证微电网自身 和大电网的正常运行,从而提高供电安全性和 可靠性。因此孤网运行时微电网最重要的能力, 而实现这一性能的关键技术是微电网与主电网 之间的电力电子接口处的控制环节—静态开关。 该静态开关可实现在接口处灵活控制的接受和 输送电能。从大电网的角度看,微电网相当于 负荷,是一个可控的整体单元。另一方面,对 用户来说,微电网是一个独立自治的电力系统, 它可以满足不同用户对电能质量和可靠性的要 求。
探索温度的测量和温度的传导过程
未来展望
科技发展
随着科技的不断进步,温 度测量和热传导技术将会 不断创新,为相关领域带 来更多可能性。
精准性
未来的温度测量和热传导 技术将更加精准,为实际 应用提供更可靠的数据支 持。
效率提升
新技术的应用将使温度测 量和热传导过程更高效, 进一步提升工作效率。
91%
致谢
01 支持
感谢各方对本研究的支持和帮助。
探索温度的测量和温度的传 导过程
汇报人:XX
2024年X月
第1章 简介 第2章 温度的热传导 第3章 热容量和热传导 第4章 温度的测量技术 第5章 温度的控制与调节 第6章 总结
目录
● 01
第1章 简介
温度的定义
温度是物体内部能量的表现形式。通常用摄氏度 (℃)或者华氏度(℉)来表示。温度是热力学 中的基本物理量之一,也是描述物质热平衡状态 的重要参数之一。
指标之一
91%
工业应用
控制温度是许多 工业生产过程中
重要的一环
温度测量的方法
01 红外线测温仪
方便、快速、非接触式测量温度
02 热电偶温度计
可靠、精准的温度测量工具
03 接触式温度计
传统的温度测量方法,精度高
● 02
第2章 温度的热传导
热传导的定义
热传导是指热量在固 体、液体和气体中通 过分子之间的碰撞和 能量传递的方式传播 的过程。在热传导中, 热量会从高温物体传 递到低温物体,形成 热平衡。
● 03
第3章 热容量和热传导
热容量的概念
热容量是物质单位质 量在单位温度变化下 所吸收或释放的热量。 不同物质的热容量不 同,这是因为不同物 质的分子结构和力场 不同,导致其对热量 变化的响应也不同。
第四章磁场定向控制(FOC)与直接转矩控制(DTC)
2.计算确定法 最简单的是对反电势进行积分,由电压方程可 得:
d m u1 (R 1 pL1l )i1 dt
(4-23)
也就是:
m (u1 (R 1 pL1l )i1 )dt
(4-24) (4-25)
m (u1 (R1 pL1l )i1 )dt
Lm L2 Lm L2
p 2 M 1 2 M
L
L L1 L2 m / L2
(4-17)
电机模型(2)
图4-2 MT坐标系下转子磁场定向控制的异步电机模型
说明:
转子的磁链只决定于定子电流的磁化分量iM1,而 电机的转矩只与转子磁链及定子电流的转矩分量 iT1有关。 (4-10)、(4-12)、(4-14) 在M轴的磁化分量和T轴上的转矩分量之间已解 耦且相互独立,因此,电机转矩的控制就可以通 过分别对定子电流在M、T轴上的分量的独立控 制来实现,其情况和直流电机完全相似。 但是若控制iM1使磁通保持恒定,则通过控制iT1可 以实现对转矩的瞬时控制,从而使异步电动机具 有如同直流电机那样的控制特性。
第四章 磁场定向 控制(FOC)与直接转矩控制(DTC)
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6
矢量控制思想的提出 矢量控制的基本原理 异步电动机矢量控制的实现 转差矢量控制方法 直接转矩控制的原理 直接转矩控制的实现
4.1 矢量控制思想的提出 现代自动控制系统和机电一体化产品普遍要求动 作灵活、行动快速、定位精确,对传动、伺服系 统的动态特性有很高的要求。 任何一个机电传动、伺服系统,在工作中都要服 从运动的基本方程式:
将 i 2 与 i 2 代入上式有: 1 2 (L mi1 r T2 2 ) T2 p 1
电机控制技术-课件
1.2 电力传动系统运动方程
1.2.1 运动方程 一. 单轴电力拖动系统的运动方程
研究运动方程,以电动机的轴为研究对象,电动机 运行时的轴受力如图示。
电力拖动系统正方向的规定:先规定转速n的正方 向,然后规定电磁转矩的正方向与n的正方向相同, 规定负载转矩的正方向与n的正方向相反。
生产机械转矩分为:摩擦阻力产生的和重力 作用产生的。
(3)恒功率负载:负载转矩与转速成反比。 (4)粘滞摩擦负载:负载转矩与转速成正比。
1.4 电力传动系统的机械特性
第 电动机机械特性:电动机的转速与转矩的关系。
一 电动机四象限运行状态:正向电动状态、反向电
章 动状态,正向制动状态、反向制动状态。
电动机固有机械特性: 电动机人为机械特性:
第II象限 第I象限 正向制动 正向电动
变压器
变电站
楼宇
照明 B
高压输电线
制冷 小型发电机 变压器
M
电力系统简单结构图
H/C 加 热
工厂
1.1 电力传动系统的发展
第 电力传动系统:以电动机为动力源,驱动各种设 一 备及电器的系统,以 完成一定的生产任务。 章 目前,电能的三分之二用于电力传动系统。
电力传动系统的基本结构:
概
述
电源
指令 控制设备
电动机 传动机构 生产机械
1.1 电力传动系统的发展
第 电力传动系统分类: 一 (1)按控制类型:调速系统、位置随动系统。调 章 速系统又分为直流调速和交流调速。
(2)按电动机类型:直流传动系统、交流传动 系统。
概 (3)按机组形式:单台传动系统、多机传动系 述 统。
(4)按运动方式:单向运转不可逆、双向运转 可逆传动系统 (5)按用途形式:主传动系统、辅助传动系统
PMBOK(第六版)PMP笔记——《四》第四章(项目整合管理)
PMBOK(第六版)PMP笔记——《四》第四章(项⽬整合管理)PMBOK(第六版) PMP笔记——《四》第四章(项⽬整合管理)配置管理系统:整个系统的⼀个⼦系统。
它由⼀系列正式的书⾯程序组成,⽤于对以下⼯作提供和管理⽅⾯的指导与监督:识别并产品、成果、服务或部件的功能特征和物理特征;控制对上述特征的任何变更;记录并报告每⼀项变更及其实施情况;⽀持对产品、成果或部件的审查,以确保其符合要求。
该系统包括⽂件和跟踪系统,并明确了为核准和控制变更所需的批准层次。
配置管理计划:P-88 ,描述如何记录和更新项⽬的特定信息,以及该记录和更新哪些信息,以保持产品、服务或成果的⼀致性和(或)有效性。
从第四章开始,进⼊49个过程的学习。
49个过程被划分为⼗⼤知识领域,分为⼗个章节,本章节是项⽬整合管理知识领域,主要讲述项⽬整合管理的7个过程。
1、需要对什么进⾏整合管理?⼲系⼈需求、约束条件、项⽬管理各个过程、项⽬集、项⽬组合的政策、公司战略等等。
2、如何实现整合管理?在整合管理的过程中要经常寻找平衡点,考虑各种约束条件、风险和不确定性来满⾜项⽬的⽬标。
3、本章节的七个过程组:1)制定项⽬章程:编写⼀份正式批准项⽬并授权项⽬经理在项⽬活动中使⽤组织资源的⽂件。
属于启动过程组2)制定项⽬管理计划:定义、准备和协调所有⼦计划,并把它们整合为⼀份综合项⽬管理计划。
属于规划过程组3)指导与管理项⽬⼯作:为实现项⽬⽬标⽽领导和执⾏项⽬管理计划中所确定的⼯作,并实施已批准的变更。
属于执⾏过程组4)管理项⽬知识:使⽤现有知识并⽣成新知识,以实现项⽬⽬标,并且帮助组织学习的过程。
属于执⾏过程组。
5)监控项⽬⼯作:跟踪、审查和报告项⽬进展,以实现项⽬管理计划中确定的绩效⽬标。
属于监控过程组6)实施整体变更控制:审核所有变更请求、批准变更,管理对可交付成果、组织过程资产、项⽬⽂件和项⽬管理计划的变更,并对变更处理结果进⾏沟通。
属于监控过程组7)结束项⽬或阶段:完结所有项⽬管理过程组的所有活动,正式结束项⽬或项⽬阶段。
第4章 模糊T-S控制(3)
ρ2
P2 P + Q2 2
P Ai + AiT P − ZiC − (ZiC)T + Q2 P 2 2 2 <0 2 P − ρ I 2
(2.13)
首先,由式(2.13)求得P和 i,然后由式(2.12) 2 L 求得 P 和 Ki 。 1
20
二、一类非线性系统的模糊控制方法 一类非线性系统的模糊控制方法 一类非线性系统的模糊控制
2 n1 3 4 n2
(2.1)
其中x , x ∈R , x , x ∈R (n = 2(n1 + n2 ))是系统的状态向量,状 态是可量测的, u∈ Rm 是控制输入向量,y∈Rm 是系 统的可量测输出向量,C ∈R , f 2 , f 4 是光滑非线性函 数,d2 , d4是外部扰动,x =[x1T , x2T , x3T , x4T ]T ∈Rn , m = n1 + n2 ,d =[0, d ,0, d ] .
9
二、一类非线性系统的模糊控制方法 一类非线性系统的模糊控制方法 一类非线性系统的模糊控制
1.一类非线性系统的模糊H∞控制问题 问题描述:考虑如下的非线性系统
& x1 = x2 & x2 = f 2 (x, u) + d2 & x3 = x4 x4 = f 4 (x, u) + d4 &
证明 选取
Lyapunov
5
一、模糊T-S控制简介 模糊T 模糊
从而提出了基于模糊T-S模型的松弛二次稳定控制方 案。Liu等人推广了文[65]的二次稳定充分条件,进 一步降低保守性,提出了一种二次稳定控制方案[66 -67]。Park借助T-S模糊模型,提出一种在线参数估 计方法[68]并研究了参数不确定非线性系统的稳定性 问题[69]。文[70]给出了一种积分模糊模型的系统设 计方案。T-S模糊模型还被用来研究非线性关联系统 的跟踪控制问题[71]、非线性奇异系统的稳定性问题 [72]和带有执行器饱和的非线性系统的鲁棒控制问题 [73]。文[74-75]提出了时延系统的模糊模型,并讨 论了非线性时延系统的分析和综合问题。文[76]给出 了不确定模糊时延系统的二次稳定控制方法。文[77]
测量学6小地区控制测量
二、国家控制 网的概念
为了统一全国各地区的测量工作,必须进行全国性的 控制测量,以建立国家控制网,供整个国民经济规划 和国防建设等使用。国家控制网分平面控制网和高程 控制网。
国家平面控制网
国家平面控制网主要是采用三角测量方法建立的,即 在全国范围内将控制点组成一系列的三角形,通过测 定所有三角形的内角,推算出各控制点的坐标。国家 控制网也是按照“由高级到低级、由整体到局部”的 原则布设的。国家平面控制网按其精度可分为一、二、 三、四等四个等级。
根据坐标方位角的定义,它是 从坐标轴北端开始顺时针旋转 至某边的水平角。因此有相同 端点的两条边,右侧边的坐标 方位角就等于左侧边的坐标方 位角加上两边之间的夹角,同 一条边的正反方位角相差180°。 即沿导线前进方向:
1
4
上式中包含具相同端点两条边 的方位角关系以及正反方位角 的关系。
2
3
5
α前=α后-180°+β左 =α后+180°-β右。
(四) 起始边方位角的测定
与高级已知点连接的导线,因有已知边方 位角,只需观测连接角便可以推算各边的 方位角,然后推算各点的坐标。对于不与 高级已知点相连接的闭合导线,则可用罗 盘仪测定一条起始边的磁方位角,便可推 算其他各边的方位角,并推算各点的坐标。
(五) 导线测量记录
导线测量的外业记录有规定的表格。
二、 经纬仪附合导线计算 附合导线计算角度闭合差和坐标增量闭合差的公式
不同。 (一) 角度闭合差的计算与调整
附合导线的角度闭合差为从一已知边方位角出发, 使用观测角推算至另一条已知边,推算方位角与已知 方位角之差。 (二) 坐标方位角的推算
推算出的已知边的坐标方位角应与已知值相同,以 此作为计算的检核。 (三) 坐标增量的计算 根据导线各边的方位角和边长,计算各坐标增量,计 算方法与闭合导线相同。
《管理概论》课件第九章 控制
日本公司在制订目标成本的过程中, 着眼于未来的市场。NEC的一位财务专 家说:“我们知道对手也准备以低价推 出更好的产品”,因此制订目标成本时 要考虑到今后一段时间内竞争对手在产 品和成本上可能出现的变化。
西方典型的成本体系做法是将原料、工 资、厂房、设备折旧、租金等一切费用分摊在 全部产品上,计算每件的成本。
几周之后,伦敦总部又打来了电话, 总部配置了新的服务器,要求新加坡还 按老规矩办事,所有错误仍由“99905” 向总部报告。“88888”可以弃之不用了, 但它却成为一个真正的“错误帐户”存 在于电脑中,没有人要求取消它。
之后当一次里森手下的交易员犯错 时,里森就用“88888”掩盖了这个失误。 当然他如果从其他交易中赚回来补偿损 失,这个错误就可以消除。但一旦开了 这个口子,里森就停不住了。1994年, 多笔错误累计损失已经接近5000万英镑, 里森已经麻木了。他不想被总部发现, 断送个人生涯,于是象个赌徒一样,希 望通过操纵市场方向一下子赢回来,瞒 天过海。
步骤3
步骤1
建立工作 标准
计划目标 任务
衡量实 际工作
否 修改标准
工作继续 进行
步骤4
否 有偏差 是
是 偏差可否接
受 否
标准可否接 受 是
分析偏差原因
采取纠正措施
1、确定控制标准 所谓标准即是一种作为模式或规范
而建立起来的衡量单位或具体尺度。
控制标准的制定是控制能否有效实 施的关键。对照标准管理人员可以判断 绩效和成果,标准是控制的基础。
而日本企业追求降低成本是没有止境的,著 名的丰田生产方式也称作精益生产方式、准时 及时制等,其根本出发点和落脚点是彻底杜绝 企业产、供、销过程中的一切浪费,降低成本。 在一辆汽车的流水作业装配过程中,装配所必 要的零件恰好在必要的时刻、以必要的数量到 达生产线的旁边,从而消除库存问题,节约了 库存费用。
第4 章 PWM 控制芯片及其应用
8
Vref
该引脚是参考输出,它通过电阻 RT 向电容 CT 提供充电电流。
订购型号信息如表 4-3 所示。
表 4-3 订购型号信息
贴片(SO8)
直插
UC2842BD1;UC3842BD1
UC2842BN;UC3842BN
UC2843BD1;UC3843BD1
UC2843BN;UC3843BN
UC2844BD1;UC3844BD1
以典型的电流模式 PWM 控制芯片 UCX842B/3B/4B/5B 系列为例讲解控制芯片的工作方 式以及外围电路的分析。
在分析 UC384X 系列芯片之前,从以下知识要点来学习控制芯片: ①每个引脚的名称及说明; ②每个引脚的作用,以及它在电路中的连接; ③每个引脚正常工作时电压或电流的范围,引脚之间相互影响的关系; ④芯片中典型电路工作原理的分析; ⑤控制芯片一定要输出 PWM 波去控制功率开关管即 MOS 管,要清楚哪些引脚最容易 引起没有 PWM 波的输出; ⑥弄懂参数之间的曲线图(比如振荡频率与 RT、CT 之间的关系、最大占空比与定时电 阻之间的关系、芯片工作电压与电流之间的关系等); ⑦找到芯片的 application note(应用信息),教我们如何分析芯片的工作方式、与功率 电路的连接以及关键元件参数的计算等 ⑧ 会用示波器去测试电路,根据波形分析产生的原因,从而找到解决问题的办法。 1. 控制芯片 UC284XB/UC384XB 的特点、结构框图、功能说明及电气特性参数 (1)控制芯片 UC284XB/UC384XB 的特点如下: ·微调的振荡器放电电流,可精确控制占空比 ·电流模式工作频率可达到 500KHz ·自动前馈补偿 ·锁存脉宽调制,可逐周限流 ·内部微调的参考电压,带欠压锁定 ·大电流图腾柱输出 ·欠压锁定,带滞后 ·低压启动和工作电流 (2)器件描述 UC2842B/3B/4B/5B(UC3842B/3B/4B/5B)是高性能固定频率电流模式控制器专为离线 和直流-直流变换器应用而设计,为设计人员提供只需最少外部元件就能获得成本效益高的 解决方案。这些集成电路具有可微调的振荡器,能进行精确的占空比控制、温度补偿的参考、 高增益误差放大器。电流取样比较器和大电流图腾柱式输出,是驱动功率 MOS 管的理想器 件。 其它的保护特性包括输入和参考欠压锁定,带有滞后、逐周电流限制、可编程输出死区 时间和单个脉冲测量锁存等。
电气工程导论第4章
求雷达搜索、跟踪目标,甚至与卫星实时通信。这对雷达
伺服系统是严峻的考验,需要雷达设计工作者不断学习和 运用新技术、新理论来提高设计水平。
第4章 电气工程技术的应用举例
4.2 数控机床电气控制技术
4.2.1 数控机床的发展
1.数字控制技术与数控机床的产生和பைடு நூலகம்展
微电子技术、自动信息处理、数据处理以及电子计算机 的发展,给自动化技术带来了新的概念,推动了机械制造自 动化的发展。采用数字控制(数控)技术进行机械加工的思想, 最早是于20世纪40年代初提出的。当时,美国北密执安的一
第4章 电气工程技术的应用举例
稀土永磁交流伺服系统是这类系统的代表,按照工作原理、 驱动电流波形和控制方式的不同,稀土永磁交流伺服电动机可 分为两种基本的运行模式:一种是方波电流驱动的稀土永磁交 流伺服电动机;另一种是正弦波驱动的稀土永磁交流伺服电动 机。前者又称为稀土永磁无刷直流伺服电动机,简称方波电动 机;后者又称为稀土永磁无刷交流伺服电动机或稀土永磁三相 同步伺服电动机,简称正弦波电动机。这两种电动机的共同特 点是:主要用于中小功率系统,电动机转子采用稀土永磁材料 励磁,如钐钴(SmCo)合金、钕铁硼(NdFeB)合金等,使电动机 体积和重量大为减小,结构简单、运行可靠、效率高、免维护 是其主要特点,在性能上已达到甚至超过了直流伺服装置,而 且在坚固性、可靠性等方面比直流伺服装置更优越。该系统众 多的优点,使其在军事装备、工业机器人、数控机床等领域具 备广阔的应用前景。
效地提高系统的精度和快速响应,而不影响系统闭环的稳
定性。 雷达系统的结构和造价差别很大:有的既复杂又昂贵, 像波音公司的E-3A空中警戒和控制飞机上使用的雷达;有 的既简单又便宜,像测量车速的警用手持式雷达。简单地
军事理论第四章军事高技术试题
2009年《大学军数学教程》第四章军事高技术试题库一、填空题(40个)1、1986年1月28日,美国的“挑战者”号航天飞机失事;2003年2月1日,“哥伦比亚”号航天飞机重返大气层时空中解体。
2、一架E-3A预警机,当飞行高度为9000米时,可以探测到500~650千米远的高空目标、300~400千米远的低空目标和270千米远的巡航导弹。
3、美国人认为,要想有效地削弱敌人的战斗力,致死不如致伤,致伤不如使其失能。
4、美国的国防部长科恩宣称:“以往的哲学是大吃小,今天的哲学是快吃慢。
”5、美军认为,“战略和战术行动的目的,往往本身就是为了削弱对方的后勤或轰炸某个工业中心,或破坏某个海港,或夺取某一战略要地以威胁敌方的供应线”。
6、法国的“勒克莱尔”坦克,装有各类微机30余台;而每一艘航空母舰,各系统至少装有200台左右的计算机。
7、未来战争中,动能武器和强激光武器将成为防空防天和导弹攻防作战的利器;高功率微波武器是未来信息战的重要软、硬杀伤武器,将成为攻击敌方信息链路或节点的主要手段之一。
8、对一些信奉“实力”的好战分子来说,基因武器无疑是一种理想的“超级杀手”。
因此,人们把基因武器称为“世界末日”武器。
9、所谓直接命中,就是武器的圆公算误差要小于弹头的有效杀伤半径。
10、1967年3月12日,美军出动8架飞机,首次使用了“宝石路”激光制导炸弹,准确地炸毁了清化桥,自己无一损伤。
11、精确制导导弹按战斗部性质分类,可分为普通装药战斗部、核装药战斗部、特种装药战斗部。
12、惯性制导是采用惯性测量设备测量导弹运动参数的制导技术。
一般用来攻击固定目标,因为其弹道在发射前就装定好了。
13、美国用来轰炸我国驻南联盟大使馆的精确制导炸弹叫杰达姆(JDAM),属于全球定位系统制导。
14、核武器、化学武器、生物武器都是大规模杀伤性武器,由于这种武器大范围的杀伤与破坏作用,使用后能使敌人蒙受巨大损失,并造成强烈的心理和精神影响,所以是一种很好的用来恐吓、威胁敌对一方的武器。
第4章军事高技术
一方面,大大提高武器装备的生存能 力、空防能力和作战效能,打破已形成的 攻防平衡态势;另一方面,推动防御系统 中的各种探测系统发生重大变革,促进反 隐身技术的发展。
(二)隐身技术的现状
隐身技术最早可追溯到第二次世界大 战时期,德国潜艇在通气管和潜望镜上运 用吸波材料对付雷达探测。
20世纪50年代,美国在U—2侦察机上 探索减小雷达散射截面的途径。 20世纪70年代后,美国、苏联、英国、 法国、德国、意大利、日本、加拿大、以 色列等国都投入巨资研究隐身技术,取得 了不同程度的进展,并应用于各种隐身武 器装备上。
从军事高技术与武器装备的关系出发, 军事高技术可分为两种类型:一是支撑武 器装备发展的共性基础技术,主要包括微 电子技术、光电子技术、计算机技术、新 材料技术、高性能推进与动力技术、仿真 技术、先进制造技术等。
二是直接用于武器装备并使之具有某 种特定功能的应用技术,主要包括战场感 知技术、伪装与隐身技术、精确制导技术、 军用信息技术、指挥控制系统技术、作战 平台技术、军事航天技术、核化生武器技 术、新概念武器技术等。 (军事高技术体系示意图见图4-1)
由于航空侦察具有灵活、机动、准确、 针对性强等特点,它既是获取战术情报的 基本手段,也是获取战略情报的得力助手, 即使是有了侦察卫星,航空侦察也仍是不 可缺少和不可代替的。
1.航空侦察监视设备 2.航空侦察监视平台
(四)航天侦察监视技术
航天侦察监视是指使用有侦察设备的 航天器在外层空间进行的侦察。
隐身技术,又称隐形技术、低可探测技术或目标特征控制技术,是通过 降低武器装备等目标的信号特征,使其难以被发现、识别、跟踪和攻击的综 合性技术。
目前,隐身技术通常分为雷达隐身技 术、红外隐身技术、电子隐身技术、可见 光隐身技术、声波隐身技术等。 随着隐身技术的发展和应用,在未来 战场上的作用越来越大。
第四章控制系统的传递函数2
I f (s)
Uo (s) R1R2Cs R1
R2
Uo (s) Zm
G(s)
Zm Ri
R1 R2 Ri
R1R2Cs R1 R2
1
② PI 调节器 比例积分环节组成的调节器。
G(s) K 1 1 Ts
T——时间常数,K——比例系数
A
c
解
p
c
dxo dt
kxo
pA
csX o (s) kXo (s) AP(s)
G(s) Xo(s) A P(s) cs K
G(s) K Ts 1
求图示液压阻尼器的 传递函数,并判断属于 什么环节 解
A( p2 p1 ) Kxo (t)
q
A
dxi dt
2014.10.13
1. 复合环节概念
在自动控制技术中,常用到一些被称为调节器(校正器)的 动态元件。他们就是由一些典型环节组成的复合环节。不同 环节的组合,构成各种性能不同的调节器。了解这些调节器 的传递函数,会方便以后的设计。
单一典型环节组合
复合环节,如PI调节器、PD调节器
2. 复合环节传递函数
G(s) Zm Ri
例4 请先行练习 下图是由放大电路组成的PI调节器,求G(s)
在反馈电路中并联了一个积分电路的放大器,各变量已取
拉氏变换。其中,Uf(s)为反馈电压,E(s)为偏差电压。
解
Uo (s) KE(s)
Ui(s)
K
E(s)
UO(s)
K (Ui (s) U f (s))
试画出人工控制的恒温箱原理框图
脑
第四章 控制及其设计 单元教学设计 高中通用技术粤科版(2019)必修《技术与设计2》
通用技术必修《技术与设计2》第四章控制及其设计一、单元基本信息二、单元教学整体规划1、主题名称控制及其设计——无接触手部消毒控制系统的设计2、主题概述控制是一门综合性学科,控制和控制系统在人们的生活和生产中有广泛应用,疫情背景下本单元以无接触手部消毒控制系统的设计为载体,学习控制及其设计的知识,了解不同种类的控制,理解控制系统中控制的目标、控制的过程和控制的机制等的含义,有助于发展良好的逻辑思维及运用控制方法解决问题的能力。
3、单元教学设计意图兼顾理论学习与实践应用,应用所学的控制知识设计制作无接触手部消毒控制系统,并结合所学知识进行优化,培养通用技术学科核心素养:技术意识、工程思维、创新设计、图样表达、物化能力。
三、单元内容分析1.单元内容本单元作为《技术与设计2》的结束单元,是在《技术与设计1》中学习设计的相关知识,经历了完整的设计过程后,再结合结构及其设计、流程及其设计、系统及其设计的相关知识,升级设计理念,运用控制方法解决实际问题。
2.单元项目实施《无接触手部消毒控制系统的设计》在《控制及其设计》的第一节课《了解控制》即可创设情境,抛出设计任务,了解其中的控制现象;然后分析其控制的实现需要哪些组成部分、控制如何一步步实现;接下来让学生尝试进行设计;设计、制作中难免遇到问题,设法去解决;设计制作完成进行测试,发现干扰因素并尝试消除。
整个项目活动过程串连了《了解控制》、《控制系统的组成和描述》、《简单控制系统的设计》、《控制中的干扰》,学生得到的不再是“点”状、“碎片式”的知识,他们的眼中不再是一棵棵树木,而是整片森林。
四、学习者分析控制是生活中常见的技术现象,在此之前学生没有从技术理论层面分析和理解。
在学习了《技术与设计1》和《技术语设计2》前三章的内容,学生对结构、流程、系统的相关知识有一定的储备,学生学习控制的不同类型、控制系统的组成和描述相对较容易,但学会用控制方法解决实际问题存在一定困难。
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式中,Kp为PID控制的比例系数; I K pT / TI 为积分系数; K
KD K pTD / T 为微分系数。
第4章 常规及复杂控制技术
例 已知一个一阶加纯滞后过程的传递函数G ( s )
1 e 10 s 10s 1
单位阶跃信号输入,采样周期 T 0.5 s ,采用PI控制 最佳整定参数的控制器算式为
τs
0
由于 e s 的存在,使得系统的闭环极点很难分析得到, 而且容易造成超调和振荡。 s 那么,如何消除分母上的 e ?
第4章 常规及复杂控制技术
(2)施密斯预估控制原理是:
与D(s)并接一补偿环节,用来补偿被控制对象中的 纯滞后部分。这个补偿环节称为预估器,其传递函数 GP ( s)(1 es ) ,τ为纯滞后时间。 为
化成微分方程式,则可写成
dy (t ) Tf y (t ) K f u (t ) u (t NT ) dt
第4章 常规及复杂控制技术
相应的差分方程为
y (k ) ay (k 1) bu(k 1) u(k n 1)
式中
T Tf b K f 1 e ae 上式称为施密斯预估控制算式。
第4章 常规及复杂控制技术
选取Φ(z),时间常数为Tτ=2s,纯滞后时间为1s。则:
0.3935z 2 ( z ) 1 0.0.6065z 1
1 ( z ) 2.6356(1 0.7431z 1 ) D( z ) G( z ) 1 ( z ) (1 0.733z 1 )(1 z 1 )(1 0.3935z 1 )
或二阶惯性纯滞后环节
K Gc ( s ) e s (1 T1 s)(1 T2 s)
τ——纯滞后时间; T1 、T2——时间常数; K为放大系数。
可以容易的得到相应的数字控制器D(z)的形式
第4章 常规及复杂控制技术
(1 e T T )(1 e T T1 z 1 ) D( z ) T T 1 T T T T1 K (1 e )1 e z (1 e ) z N 1
1 DPI ( s ) 1.1 1 10s
在经过史密斯补偿后,控制器算式为: Smith ( s ) 10 1 1 D
2s
可见比例增益约扩大9倍, 积分时间缩小为原来的 1/5,仿真结果表明控制 作用有了明显加强。
图 Smith与PID仿真实验结果比较
第4章 常规及复杂控制技术
利用这一算法,当输入为单位阶跃时,则输出为:
0.3935 2 z Y ( z ) R( z )( z ) (1 0.6065 1 )(1 z 1 ) z 0.3935 2 0.6322 3 0.7769 4 0.8674 5 .... z z z z
控制量为:
Y ( z) 2.6356(1 0.7413z 1 ) U ( z) G ( z ) (1 0.733z 1 )(1 z 1 )(1 0.6065 z 1 ) 2.6356 0.3484 z 1 1.8096 z 2 0.6078 z 3 1.4093z 4 ....
第4章 常规及复杂控制技术
达林算法的设计目标是使整个闭环系统所期望的传 递函数Ф(s)相当于一个延迟环节和一个惯性环节相串联, 即 1 ( s) e s T s 1 并期望整个闭环系统的纯滞后时间和被控对象Gc(s)的 纯滞后时间τ相同。闭环系统的时间常数为 T,纯滞后时 间τ与采样周期T有整数倍关系:τ=NT 。
Kf 1 Tf s
(1 e s )
第4章 常规及复杂控制技术
下面给出纯滞后补偿控制算法步骤: ①计算反馈回路的偏差e1(k): e1(k)=r(k)-y(k) ②计算纯滞后补偿器的输出yτ(k)
Y ( s) Kf Gp ( s)(1 e s ) (1 e NTs ) U ( s) 1 Tf s
由式有
1 ( z ) D( z ) G( z ) 1 ( z ) 1 z N 1 (1 e T T ) G ( z ) 1 e T T z 1 (1 e T T ) z N 1
第4章 常规及复杂控制技术
1.数字控制器D(z)的形式
针对不同的被控对象,即Gc(s)是带有纯滞后的一阶 惯性环节 K Gc ( s ) e s 1 T1 s
若没有纯滞后,G(s)=GP(s) 若有纯滞后, G(s) G
( s)es,其中τ为纯滞后时间 P
第4章 常规及复杂控制技术 则,闭环传递函数的结构是
D( s)GP ( s)e s ( s) 1 D( s)GP ( s)e s
那么,我们可以得到闭环传递函数的特征方程
1 D(s)GP (s)e
u (k )
m(k )
图中,(k )是PID数字控 u 制器的输出,yτ (k )是施 密斯预估器的输出 y (k ) m(k ) m(k N )
同时把0单元原来存放数据移到1单 元,…,依此类推。从单元N输出 的信号,就是滞后N个采样周期的 信号。
第4章 常规及复杂控制技术
(2) 纯滞后补偿控制算法步骤
第4章 常规及复杂控制技术
用脉冲传递函数近似法求得与Ф(s)对应的闭环脉 冲传递函数Ф(z)
1 e Ts Y ( z) e s ( z ) Z R( z ) s T s 1
(1 e T T ) z N 1 ( z ) 1 e T T z 1
第4章 常规及复杂控制技术
每采样一次,把m(k)记入0单元,同时把0单元原来存 放数据移到1单元,1单元原来存放数据移到2单元…,依 此类推。从单元N输出的信号,就是滞后N个采样周期的 m(k-N)信号。
施密斯预估器的输出可按下图的顺序计算。
u(k)是PID数字控器的输出,yτ(k)是施密斯预估器的输 出。从图中可知,必须先计算传递函数Gp(s)的输出m(k) 后,才能计算预估器的输出:yτ(k)=m(k)-m(k-N)。
第4章 常规及复杂控制技术
4.3.1 史密斯(Smith)预估控制 4.3.2 达林(Dahlin)算法
第4章 常规及复杂控制技术
4.3.1 史密斯(Smith)预估控制
1.施密斯预估控制原理 2.具有纯滞后补偿的数字控制器
第4章 常规及复杂控制技术
1.施密斯预估控制原理
(1)原理分析:对于一个单回路系统
许多工业对象可近似用一阶惯性环节和纯滞后环节的串 联来表示: K
Gc ( s) G P ( s)e s
f
1 Tf s
es
式中
Kf——被控对象的放大系数;
Tf——被控对象的时间常数;
τ—纯滞后时间。
预估器的传递函数为 G ( s) GP ( s)(1 e )
s
Dτ ( s )
图21
计算机纯滞后补偿控制系统
第4章 常规及复杂控制技术
(1) 施密斯预估器
u (k )
Gp ( s )
m(k )
yτ (k )
e s
m( k N )
滞后环节使信号延迟,为此,在内存中专门设定N 个单元作为存放信号m(k)的历史数据,存贮单元的个数 N由下式决定。N=τ/T;式中:τ—纯滞后时间;T—采样 周期;
第4章 常规及复杂控制技术
(1) 施密斯预估器
yτ (k ) 滞后环节使信号延迟, Gp ( s ) 为此,在内存中专门 e s m( k N ) 设定N个单元作为存放 m (k ) 信号的历史数据,存 图22 施密斯预估器方框图 储单元的个 每采样一次,把 m (k ) 记入0单元, 数 N /T 。
T Tf
③计算偏差e2(k): e2(k)=e1(k)-yτ(k)
第4章 常规及复杂控制技术
④计算控制器的输出u(k) 当控制器采用PID控制算法时,则
u (k ) u (k 1) u (k ) u (k 1) K P e2 (k ) e2 (k 1) K I e2 (k ) K D e2 (k ) 2e2 (k 1) e2 (k 2)
第4章 常规及复杂控制技术
y (t )
y (t ) ( 0)
y (t ) ( 0)
1
0
图20 纯滞后补偿系统输特性
t
说明:经补偿后, 在闭环控制回路之外,不影响系统的稳 定性,仅将控制作用在时间坐标上推移了一个时间,控制系 统的过渡过程及其它性能指标都与对象特性为时完全相同。
第4章 常规及复杂控制技术
(1 e T T )(1 eT T1 z 1 )(1 e T T2 z 1 ) D( z ) T T 1 T T 1 N 1 K (C1 C2 z ) 1 e z (1 e )z
1 C1 1 (T1e T T1 T2e T T2 0 T2 T1 C e T (1 T1 1 T2 ) 1 (T e T T2 T eT T1 ) 1 2 2 T2 T1
第4章 常规及复杂控制技术
4.3.2 达林(Dahlin)算法
对于具有纯滞后的控制系统,比如热工或化工过程, 由于滞后的存在,容易引起系统超调和持续震荡。 对这些系统的调节,快速性是次要的,而对稳定性、 不产生超调的要求却是主要的。 本节介绍能满足这些性能指标的一种直接设计数字 控制器的方法—达林算法。
U (s )
G p ( s ) e s
Y (s )
Gp (s(-e s) )1
D( s ) D ( s) 1 D( s )GP ( s )(1 e s )
经补偿后的系统闭环传递函数为