Дослідження сервоприводу з урахуванням нелінійності

Побудуємо ЛАЧХ і ЛФЧХ нескоректованої системи (мал. 5.12) за допомогою команд MATLAB/Simulink, а також ЛАЧХ і ЛФЧХ скоректованої системи.

На малюнку 5.12. приведені ЛАЧХ нескоректованої системи і варіант ЛАЧХ скоректованої системи. Верхній графік відображає характеристики розімкненої нескоректованої системи (ЛАЧХ, що розташовується); нижній графік - розімкненої скоректованої системи (бажана ЛАЧХ), також на малюнку приведена фазочастотна характеристика.

Малюнок 5.12 - ЛАЧХ і ЛФЧХ замкнутої скоректованої системи

Визначимо запас стійкості розімкненої системи по амплітуді і запас стійкості по фазі. Запаси відображені на малюнку 5.13.

Малюнок 5.13 - ЛАЧХ і ЛФЧХ розімкненої скоректованої системи

Запас стійкості по амплітуді рівний 40.6 дБ, по фазі -375 град. Зв'язана частота ?З=202 рад/с. Запас стійкості системи достатні, щоб система залишалася стійкою при варіаціях параметрів, приводу і інших функціональних пристроїв в допустимих межах.

Побудуємо годограф Найквіста незмінної частини досліджуваної системи сервоприводу з урахуванням нелінійності в середовищі MATLAB. Результат обчислення АФЧХ приведений на малюнку 5.14.

Аналіз годографа частотної характеристики незмінної частини системи показує, що годограф перетинає речовинну вісь в крапці (60; jO). Виходячи з критерію стійкості Найквіста, можемо укласти, що замкнута досліджувана система буде стійкою, якщо точка перетину годографом речовинної осі буде ліво крапки (-1; j0), тобто коли.

На даному етапі проектування виконується перевірка відповідності показників якості управління скоректованої, досліджуваної системи сервоприводу з урахуванням нелінійності по вимогах технічного завдання (ТЗ). Якщо всі показники якості скоректованої системи задовольняють вимогам ТЗ, то знайдений алгоритм роботи системи приймається до реалізації. Якщо якийсь із показників якості управління скоректованої системи не відповідає вимогам ТЗ, то необхідно повернутися до етапу синтезу алгоритму управління і відповідним чином змінити форму бажаної ЛАЧХ розімкненої системи [13].

Оцінка якості проводиться по перехідних характеристиках замкнутої системи і по частотних характеристиках розімкненої і замкнутої системи.

Сталі помилки оцінюємо по перехідних характеристиках при t >?. З малюнка 5.15 виходить, що ?стале=0%.

Сталу швидкісну помилку оцінюємо по реалізації скоректованої системи на швидкісне задаюче дію при t >?. З малюнка 5.15 виходить, що ?шв ? 0,93%.

6. Економічна частина

6.1 Комплексний план теми НДР

6.1.1 Опис об'єкту

Досліджуваний виріб є електрогідроприводом (рульова машинка) з урахуванням нелінійності.

Метою науково-дослідницької роботи є дослідження впливу зон нелінійності на показники якості сервоприводу.

Результатом дослідження є визначення критичної добротності сервоприводу при заданих нелінійних ділянках. Визначення допустимої амплітуди сигналу при заданих нелінейностях, для підприємств які досліджують даний електрогідропривод.

Електрогідравлічна рульова машинка (РМ), яка представлена в розрізі на малюнку 5.1 і входить до складу універсального лабораторного стенду дослідження сервоприводов (УЛСДС), входять в комплект автомата стабілізації і призначається для повороту газоцівкового керма під впливом командного струму, що поступає з підсилювача-перетворювача.

Рульова машинка складається з наступних основних частин: корпусу, вузла управління, шестерного насоса, електродвигуна, кривошипно-шатунного механізму, запобіжних і повітряних клапанів.

Корпус. Всі механізми рульової машинки зв'язані між собою в загальному корпусі, відлитому з алюмінієвого сплаву. Частина корпусу, в якій розміщений кривошипно-шатунный механізм з поршнем, утворює робочий циліндр 1 РМ. Друга його частина, що вміщає вузол управління і насос, утворює ванну - резервуар, заповнений робочою рідиною. Два канали в нижній частині корпусу через шестерний насос пов'язують ванну з правою і лівою частиною робочого циліндра. У верхній частині робочого циліндра є два нарізні отвори, в які угвинчені штуцери повітряних клапанів 3.

На верхньому фланці корпусу через гумову прокладку 2 кріпиться шістьма болтами 7 електродвигун 10. У верхній частині ванни в отворі вмонтовується пластмасова втулка 4 з шістьма клемами, яка служить для підведення живлення на катушку збудження реле і подачі командних струмів на катушки управління.

Підведення живлення до рульової машинки здійснюється за допомогою 14 - контактної штепсельної вилки 5, закріпленої на ковпачку 6, який одночасно є кожухом, що оберігає від механічних пошкоджень втулку і що йдуть від неї до вилки дроту.

Нелінійності, є в будь-якому реальному приводі, можуть істотно впливати на його динамічні властивості, зокрема на стійкість.

Цей вплив виявляється в наступному: привод, стійкий і має достатній запас стійкості в лінійному наближенні, може виявитися не стійким або не володіючим тим запасом стійкості, який очікується. Такий вплив надають частіше за все «петлеві нелінійності (люфт, гістерезис), але при деяких положеннях в структурі приводу до цього ж ефекту можуть привести і однозначні нелінійності, наприклад навіть такі, як зона нечутливості

В приводі можуть з'явитися принципово нові типи руху, які не можуть існувати в лінійних системах і тому не можуть бути навіть якісно пояснені з позиції лінійної моделі. До таких рухів відносяться в першу чергу автоколивання. Автоколивання можуть викликати ті ж нелінійності, які викликають зменшення запасу стійкості. В одноконтурних системах - це петлеві нелінійності, в неодноконтурних - однозначні.

6.1.2 Складання переліку робіт по темі

Тема - це комплекс робіт по виконанню договору (замовлення) на розробку виробу, програмного забезпечення або НДР.

Тема НДР ділиться на стадії. Стадії діляться на етапи і роботи, що деталізуються. В практиці використовуються різні ступені деталізації. Переліки робіт формуються з використанням стандартів державних, галузевих і окремих підприємств.

Тема, що розглядається в даному дипломному проекті, є самостійною НДР прикладного характеру. Тому на неї складається свій перелік робіт. Як основа прийнятий типовий перелік стадій і етапів. Перелік робіт з вказівкою трудомісткості етапів представлений в таблиці 6.1.

6.1.3 Розрахунок трудомісткості етапів

Найважливішою групою планових показників є трудомісткості робіт.

Трудомісткість робіт - це основний розрахунковий показник НДР, залежить від змісту, складнощі, об'ємів конкретних робіт і впливає на всі інші показники - тривалості і терміни робіт, кількість виконавців і їх завантаження.

Для визначення планових показників НДР застосовуються різні методи розрахунку і відповідні їм нормативно-довідкові дані.

Для розрахунку комплексного плану по темі НДР можуть застосовуватися різні методи розрахунку планових показників. Всі вони є укрупненими в порівнянні з розрахунком в серійному виробництві.

Для розрахунків застосують метод експертних оцінок, оскільки тема НДР представляє значну складність.

Для вживання методу структурних коефіцієнтів значення показника всієї роботи або її частини повинне бути заздалегідь розраховано іншим методом.

Даний метод заснований на використовуванні досвіду кваліфікованих фахівців. Метод експертних оцінок застосовуємо для стадії 4 і структурних коефіцієнтів для інших стадій і етапів.

Для даної роботи застосований індивідуальний метод експертного опиту, який прийнято вважати найраціональнішим. Суть його полягає в тому, що від кожного експерта незалежно від інших одержують оцінки кожного показника і математично обробляють їх для встановлення єдиної оцінки.

Трудомісткість стадії 4 приймаємо 210 люд-дні.

Одержана трудомісткість стадій і етапів, спочатку визначена по рекомендації кваліфікованих фахівців-експертів, приведена в таблиці 6.1.

Далі трудомісткість кожного етапу проектування визначається за допомогою вживання структурних коефіцієнтів (таблиця 6.1).

6.2 Виконавці і тривалість робіт

Підприємства - учасники НДР по виконуваних функціях діляться на замовників, розробників, виготівників, споживачів

Останніми роками все більше використовуються нові форми виконання НДР: малі підприємства, тимчасові творчі колективи (ТТК), що виконують самостійні замовлення на тему або її окремі етапи. Такі колективи формуються з фахівців різних професій (радисти, конструктори, технологи, робочі, економісти і т.д.) і підкоряються керівнику теми.

В даному дипломному проекті доцільно використовувати досвід організацій ВТК. Це дасть можливість одержати практичні навики підбору кадрів. Детально визначити склад і кількість необхідних виконавців, розставити їх по роботах, скласти календарний графік для кожного виконавця, вирішити питання про оплату праці.

Після складання переліку робіт по темі і розрахунків трудомісткості визначають необхідний склад і кількість виконавців. При організації ВТК такий аналіз роблять детально для кожної окремої роботи.

Підбір і розстановка виконавців здійснюється згідно наступному плану:

1) Проглядаємо весь перелік робіт і розділяємо їх на власні роботи співвиконавців.

2) Аналізуємо зміст робіт і визначаємо необхідні спеціальності виконавців.

3) Визначаємо необхідну кваліфікацію виконавців. Кваліфікація виконавця залежить від складності виконуваної роботи.

4) Визначаємо для кожної роботи необхідну кількість виконавців (фронт робіт).

5) При розстановці виконавців по роботах звертаємо увагу на спеціалізацію людей, їх навики по виконанню певних робіт.

6) Тривалості робіт обчислюються, якщо відомі трудомісткість робіт і кількість зайнятих на ній людина (таблиця 6.1).

7) Аналізуємо завантаження виконавців (цей аналіз виконується при розробці мережних графіків і графіків завантаження - див. наступний розділ).

Список необхідних виконавців оформляємо в таблицю, де кожному виконавцю привласнюється код (для спрощення оформлення переліку робіт, мережних графіків і графіків завантаження) (таблиця 6.2).

Таблиця 6.1 Структура трудомісткості стадій і етапів НДР

№стадії	Найменування стадій і етапів	Трудомісткість	Виконавці	Тривалість дні (округлий)
		Структурні коефіцієнти%	Трудомісткість чол-ні	Посада (код)	К-ть чол.
		Стадії в загальній трудомісткості теми	Етапів в стадії
1	Розробка технічного завдання на проведення НДР	4
	Пошук літератури по заданій темі		25	3,75	04	1	4
	Огляд і аналіз літературних джерел		10	1,5	02, 03	2	1
	Патентний пошук		15	2,25	04	1	2
	Пошук аналогів в мережі Internet		45	6,75	03, 04	2	3
	Узгодження і затвердження ТЗ		5	0,75	01,02	2	1
Разом	100	15			11
2	Розробка технічної пропозиції	6
	Аналіз ТЗ		3	0,66	03, 04	2	1
	Проведення патентних досліджень		15	3,3	01	1	3
	Огляд і аналіз науково-технічної інформації		10	2,2	02	1	2
	Вибір і обгрунтовування напрямів проведення досліджень		40	8,8	01, 02, 03	3	3
	Розробка рекомендацій по методиці проведення досліджень		10	2,2	01	1	2
	Оформлення звіту по ТП		20	4,4	04	1	4
	Узгодження і затвердження ТП		2	0,44	01, 04	2	1
Разом	100	22		16
3	Отримання початкової математичної моделі	12
	Розробка методики моделі		10	4,4	02, 03	2	2
	Визначення етапів рішення		15	6,6	01, 02	2	3
	Проведення теоретичних досліджень		10	4,4	03, 04	2	2
	Формування початкової розрахунково-кінематичної схеми		25	11	04	1	11
	Розробка математичної моделі об'єкту дослідження		25	11	01	1	11
	Отримання початкових виразів для моделі системи		5	2,2	01	1	2
	Проведення (при необхідності) додаткових пошуків методик розрахунку		10	4,4	03	1	4
Разом	100	44		35
4	Проведення теоретичних і експериментальних досліджень	57
	Розробка методики проведення досліджень		10	21	01,02,03	3	7
	Проведення теоретичних досліджень		10	21	02,03	2	7
	Розробка методики проведення експерименту		30	63	02, 03	2	31
	Підготовка експериментальних зразків і устаткування для досліджень		20	42	03,04	2	21
	Розробка методики проведення досліджень		10	21	01,02,03	3	7

Таблиця 6.2. Список виконавців

Код виконавців	Посада	Оклад в місяць	Денний
01	Керівник НДР	1200	54,54
02	Старший науковий співробітник	1000	45,45
03	Молодший науковий співробітник	950	43,18
04	Інженер-дослідник 1-ї категорії	900	40,9

6.3 Розробка мережного графіка, побудова лінійної карти мережі, графіка розвантаження виконавців

Мережний графік на тему розробляють після складання переліку робіт, який дозволяє прогнозувати і аналізувати хід робіт, аналізувати і обґрунтовувати завантаження виконавців, а потім контролювати і регулювати виконання робіт. Мережні графіки складаються з двох основних елементів робіт і подій.

Графік будується так, щоб якомога більше паралельно виконувалося робіт. При такій побудові критичний шлях буде якнайменшим. Також необхідно враховувати, що деякі роботи виконуються одними і тими ж людьми. В таких випадках «запаралелювання» робіт не допустиме.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6