Тезисы докладов Всероссийской научной конференции "Проектирование научных и инженерных приложений в среде MATLAB" (28-29 мая 2002 г.). М.: ИПУ РАН. 2002. 207 С.: Ил.

Пакет программ синтеза линейных систем управления

Жуков Ю.А., Ледовский А.Д., Лычагин Ю.В., Яковенко Н.Г.
Брянский государственный техниечский университет им. Д.Ф.Устинова, г. Брянск, “ВОЕНМЕХ”, г. Санкт-Петербург

В работе синтез линейных систем управления осуществляется в среде MATLAB. Решена задача построения графического пользовательского интерфейса. Предлагается исследовать: следящие системы с двигателем постоянного тока, системой “генератор-двигатель” и двухфазным асинхронным двигателем в качестве исполнительного элемента, а также электрогидравлические следящие системы объемного и дроссельного управления.

Устойчивость и точность обеспечиваются синтезом: последовательной коррекции (фильтр второго порядка); обратными связями по скорости и ускорению; ПИД-регулятором.

Моделируется поступательная и вращательная нагрузка, вязкое трение, упругость силовой передачи, действие шарнирной нагрузки. Динамические свойства объектов описываются соответствующими передаточными функциями. Имеется возможность выбора исполнительного элемента и средств коррекции в основном меню программы. Реализованы графические интерфейсы, осуществляющие доступ к базам данных исполнительных элементов, к параметрам корректирующих устройств и нагрузки.

Синтез системы управления проводится корневым или частотным методами, возможен синтез квазиоптимального по быстродействию регулятора на базе линейно-квадратичного критерия качества.

Для реализации первых двух методов созданы графические пользовательские интерфейсы. На экран выводятся пользовательские элементы управления типа “Slider”, связанные с параметрами корректирующих устройств. При изменении параметров отображаются корни характеристического уравнения или логарифмическая амплитудная и фазовая частотные характеристики разомкнутой системы, выводится сообщение об устойчивости системы, запасах устойчивости по фазе и амплитуде.

При синтезе линейно-квадратичного регулятора рассчитываются обратные связи с помощью функций Control System Toolbox, на экран выводится диалоговое окно с параметрами коррекции.

Предусмотрен синтез системы в режимах “единичного скачка”, постоянной скорости или ускорения, при эквивалентном гармоническом режиме. Доступ к параметрам режимов реализован в отдельном окне. Вычисляется аналитическое решение, выводимое по запросу.

Возможно дополнение ППП моделями дискретного управления, опциями исследования нелинейных свойств объектов и т.д.

Пакет применяется в учебном процессе БГТУ по специальности 071800 “Мехатроника” направления 652000 “Мехатроника и робототехника”.