① 自動控制原理的幾條問題
1.時域分析中性能指標
為了保證電力生產設備的安全經濟運行,在設計電力自動控制系統時,必須給出明確的系統性能指標,即控制系統的穩定性、准確性和快速性指標。通常用這三項技術指標來綜合評價一個系統的控制水平。對於一個穩定的控制系統,定量衡量性能的好壞有以下幾個性能指標:(1)峰值時間tp;(2)調節時間ts;(3)上升時間tr;(4)超調量Mp%。
怎樣確定控制系統的性能指標是控制系統的分析問題;怎樣使自動控制系統的性能指標滿足設計要求是控制系統的設計與改造問題。在以往進行設計時,都需要通過性能指標的定義徒手進行大量、復雜的計算,如今運用MATLAB可以快速、准確的直接根據響應曲線得出性能指標。例如:求如下二階系統的性能指標:
首先用MATLAB在命令窗口編寫如下幾條簡單命令:
num=[3]; %傳遞函數的分子多項式系數矩陣
den=[1 1.5 3]; %傳遞函數的分母多項式系數矩陣
G=tf(num,den); %建立傳遞函數
grid on; %圖形上出現表格
step(G) %繪制單位階躍響應曲線
通過以上命令得到單位階躍響應曲線如圖1,同時在曲線上根據性能指標的定義單擊右鍵,則分別可以得到此系統的性能指標:峰值時間tp=1.22s;調節時間ts=4.84s;上升時間tr=0.878s;超調量Mp%=22.1%。
圖1 二階系統階躍響應及性能指標
2.具有延遲環節的時域分析
在許多實際的電力控制系統中,有不少的過程特性(對象特性)具有較大的延遲,例如多容水箱。對於具有延遲過程的電力控制無法保證系統的控制質量,因此進行設計時必須考慮實際系統存在遲延的問題,不能忽略。所以設計的首要問題是在設計系統中建立遲延環節的數學模型。
在MATLAB環境下建立具有延遲環節的數學模型有兩種方法。
例:試模擬下述具有延遲環節多容水箱的數學模型的單位階躍響應曲線:
方法一:在MATLAB命令窗口中用函數pade(n,T)
num1=1;den1=conv([10,1],[5,1]);g1=tf(num1,den1);
[num2,den2]=pade(1,10);g2=tf(num2,den2);
g12=g1*g2;
step(g12)
圖2 延遲系統階躍響應曲線
方法二:用Simulink模型窗口中的Transport Delay(對輸入信號進行給定的延遲)模塊
首先在Simulink模型窗口中繪制動態結構圖,如圖3所示。
圖3 遲延系統的SIMULINK實現
然後雙擊示波器模塊,從得到的曲線可以看出,與方法一的結果是相同。
3.穩定性判斷的幾種分析方法
穩定性是控制系統能否正常工作的首要條件,所以在進行控制系統的設計時首先判別系統的穩定性。而在自動控制理論的學習過程中,對判別穩定性一般採用勞斯穩定判據的計算來判別。對於高階系統,這樣的方法計算過程繁瑣且復雜。運用MATLAB來判斷穩定性不僅減少了計算量,而且准確。
3.1 用root(G . den{1})命令根據穩定充分必要條件判斷
例:已知單位負反饋系統的開環傳函為:
試判斷該系統的穩定性。
首先在MATLAB命令窗口編寫以下命令:
G1=tf([1 7 24 24],[1 10 35 50 24]);
G=feedback(G1,1);
roots(G .den{1})
得到結果:ans = -5.5616
-2.0000 + 1.4142i
-2.0000 - 1.4142i
-1.4384
由結果根據穩定充要條件:系統閉環特徵根實部均在左半S平面,所以可判斷該系統是穩定的。
3.2 通過繪制系統根軌跡圖判別
首先在MATLAB命令窗口編寫以下命令:
G1=tf([1 7 24 24],[1 10 35 50 24]);
rlocus(G1)
圖4 系統根軌跡圖
由根軌跡曲線可看出:4條根軌跡均在左半平面,所以系統是穩定的。
3.3 通過繪制伯德圖判別
首先在MATLAB命令窗口編寫以下命令:
G1=tf([1 7 24 24],[1 10 35 50 24]);
[Gm Pm wcp wcg]=margin (G1)
由此得到伯德圖形為:
圖5 系統的伯德圖
從曲線可看出幅值裕度無窮大,所示系統是穩定的。
利用以上MATLAB提供判斷穩定性的三種方法,可以看出判斷結果是一致的。
4 結束語
本文主要提供了電力系統自動控制專業畢業設計中經常遇到模擬問題的解決方案,同時還介紹了MATLAB在控制系統模擬中的重要作用。利用MATLAB提供的模塊及簡單命令可方便、快速的對自動控制系統的設計對象進行各種參數計算,及模擬控制系統的響應曲線。由於MATLAB適用范圍廣泛,目前已經成為電力系統計算機輔助分析、設計及模擬研究的主要軟體工具,並且給自動控制專業及電力工作帶來了極大的便利。
② 什麼是自動控制技術
自動控制技術是20世紀發展最快、影響最大的技術之一,也是21世紀最重要的高技術之一。
自動控制技術是控制論的技術實現應用,是通過具有一定控制功能的自動控制系統,來完成某種控制任務,保證某個過程按照預想進行,或者實現某個預設的目標。
自動控制技術:
1、原理分析:
從控制的方式看,自動控制系統有閉環和開環兩種。
2、閉環控制:
閉環控制也就是(負)反饋控制,原理與人和動物的目的性行為相似,系統組成包括感測器(相當於感官),控制裝置(相當於腦和神經),執行機構(相當於手腿和肌肉)。感測器檢測被控對象的狀態信息(輸出量),並將其轉變成物理(電)信號傳給控制裝置。控制裝置比較被控對象當前狀態(輸出量)對希望狀態(給定量)的偏差,產生一個控制信號,通過執行機構驅動被控對象運動,使其運動狀態接近希望狀態。在實際中,閉環(反饋)控制的方法多種多樣,應用於不同領域和各個方面,當前廣泛應用並快速發展的有:最優控制,自適應控制,專家控制(即以專家知識庫為基礎建立控制規則和程序),模糊控制,容錯控制,智能控制等。
3、開環控制:
開環控制也叫程序控制,這是按照事先確定好的程序,依次發出信號去控制對象。按信號產生的條件,開環控制有時限控制,次序控制,條件控制。20世紀80年代以來,用微電子技術生產的可編程序控制器在工業控制(電梯,多工步機床,自來水廠)中得到廣泛應用。當然,一些復雜系統或過程常常綜合運用多種控制類型和多類控製程序。
4、技術運用:
隨著電子計算機技術和其他高技術的發展,自動控制技術的水平越來越高,應用越來越廣泛,作用越來越重要。尤其是在生產過程的自動化、工廠自動化、機器人技術、綜合管理工程、航天工程、軍事技術等領域,自動控制技術起到了關鍵作用。
③ 怎樣讓一個長50米的橫桿自動水平控制,使其不傾斜陀螺儀液壓還是激光
陀螺儀和激光只是測量裝置,看看這個橫桿是否水平,如果不水平的話,還需要某些裝置來調節,例如液壓油缸、氣缸、滾珠絲杠等等。
這個橫桿的剛性怎麼樣?如何固定的(是簡支梁)?是否允許超靜定?
④ 自動找平控制技術在推土機上都有哪些應用
目前應用在推土機上的自動找平控制方式有兩種:激光控制和GPS三維高程式控制制。
激光控制機械自動找平系統是一種專門用於對施工作業面進行高精度平整的光機電液一體化自動控制設備,是專門與相關施工機械配套並提高其自動化水平的重要手段,是當今世界上最先進的整平作業技術之一。世界著名的卡特彼勒公司和小松公司在其中小馬力推土機上都應用了激光控制自動找平系統。推土機安裝激光控制機械自動找平系統主要是將激光信號轉化為電信號,根據電信號的變化控制電磁比例液壓換向閥,最終控制鏟刀提升液壓缸實現平整作業。
GPS三維控制系統集成了定位技術、設計軟體和強大的控制系統,能夠實現對推土機的精確控制、鏟刀的實時定位以及平整、掘土和運土的完全自動化。滿足垂直曲線、過渡點、超高曲線和復雜站點等要求苛刻的工程建設需要。
本文以山推TSY160L型推土機為例,論述激光控制機械自動找平系統在實際工程中的應用。
1、推土機自動找平系統的使用對象和范圍
目前,激光控制機械自動找平技術在世界發達國家已經得到廣泛的使用;近幾年國內在農田基本建設、水利水電工程、公路鐵路建設、機場建設和市政工程等方面也開始應用。
2、基本配置
推土機的激光控制自動找平系統由激光發射器、激光接收器、控制器和推土機組成。
(1)激光發射器的分類
從發射距離上分為:發射直徑300m、600m、900m和1200m;
從發射角度上分為:純水平發射器和斜坡發射器;
從作業坡面上分為:單坡發射器和雙坡發射器;
從水平校正方式上分為:人工水平校準和自動水平校準。
(2)激光接收器按接收角度可分為180°和360°兩種,它安裝在自動或手動桅桿上與推土鏟組成一體。推土機上應當配置360°的接收器,以便於機器的靈活作業。
(3)控制器是連接激光接收器和推土機的重要組成部分,它有信號傳輸與處理功能,將接收器的信號進行數據處理、存儲、下載以實現對鏟刀的液壓控制,並且能夠根據施工工況和要求設置不同的精度等級,精確的可達到3~5mm,粗略的可設置為20mm,達到優化施工的目的。
(4)推土機必須為液壓控制,在液壓管路上並聯電磁比例換向閥,使設備具有手動控制和自動控制兩種功能。
3、工作原理
激光控制自動找平技術是利用激光束參照平面作為非視覺控制手段,代替常規機械設備中操作人員的目測判斷方法,自動控制鏟刀刀口的升降高度,以便達到精確整平的效果。
激光發射器是由有源電池驅動的一種激光發生裝置,它被安置在作業面適當位置的三腳架上。激光發射頭在工作時是高速旋轉的,旋轉速度高達900r/min,並可根據設定要求自動達到水平面或斜坡面狀態,它發射的激光束可在作業面上形成一個激光光學平面,該平面即作為整平作業的基準參照面。由於該參照面是處於一定空間高度的穩定平面,因而不受機群作業和其它因素的干擾。
激光接收器的功用是接收激光發射器發來的高程光信號,並根據相對基準參照面的高度變化將光信號轉換成變化的電信號,並傳輸到控制器。
控制器將激光接收器傳遞來的電位信號,經過數據分析處理後轉換成控制信號,控制電磁比例換向閥通向鏟刀提升液壓缸的油量和方向,實現鏟刀的自動升降。
4、系統作業效率分析
推土機進行平整作業時,在公路路基施工中,將自卸車堆放的土料進行攤鋪,熟練的司機經過3次作業可將路面大致整平,然後再經過平地機2次作業後才能進行壓實作業。採用推土機加裝自動找平系統後,自卸車堆放的土料只需一次平整作業即可進行壓實作業(平整度不大於20mm)。工作效率提高,勞動強度降低,質量明顯改善。尤其在進行大面積場地作業時,不僅作業周期加快,而且減少了施工中的多次測量,減少返工,一次施工即可達到要求。
5、應用實例
加裝激光自動找平系統的山推TSY160L型推土機曾在三峽大壩右岸RCC圍堰工程中進行施工(題圖)。施工對象為堆放的混凝土散料,由於施工要求鋪層的厚度要均勻平整,整個作業面要協調一致,且要一次完成任務,不能有太長的時間間隔。如果採取手動操作施工,不僅難以達到平整度要求,而且混凝土的凝固時間也不允許,將嚴重影響工程的質量。採用自動找平系統後,一台推土機可以配合12~15台自卸卡車送料,而且成堆卸放的物料不需要進行粗略攤鋪,經過推土機的一次整平作業即可滿足進行振動壓實的要求,每小時作業面積可達到8000~11000m2,滿足混凝土物料的快速整平要求。
6、結束語
在國內,自動找平系統在推土機上的應用雖然尚處於初始階段,但是隨著國民經濟的不斷發展以及工程施工要求的不斷變化,該領域的發展潛力是非常大的,應該得到重視和關注。尤其在機群化作業施工中,更具有無可比擬的優越性。
⑤ 拖拉機液壓懸掛水平自動控制系統怎麼改
.解決了拖拉機在左右傾斜時,而所帶農具保持自動水平,作業深淺
控制,解決土地高低不平,而拖拉機所帶旋耕機深淺一致,自動上升
自動下降
⑥ 拖拉機自動水平控制系統的電磁閥型號是什麼
從上面換向閥,節流閥,溢流閥,因不同廠家不同功能型號會有出入。
⑦ 全自動水平式裝盒機有哪些部件組成
水平式自動裝盒機也叫卧式自動裝盒機,一般由傳送皮帶,紙盒放料裝置,吸盒裝置,推料裝置,封盒裝置,控制裝置(含PLC,變頻器和控制面板等),剔廢裝置. 明莘裝盒機
⑧ 拖拉機自動水平裝置
一般的拖拉機採用的是力調節,以鏵犁為例,當耕深過大時,牽引阻力上升,力調節機構會抬升鏵犁,減少耕深,達到阻力平衡;當耕深過小時,壓低鏵犁,增加耕深……
⑨ 自動控制技術是什麼
自動控制技術,是20世紀發展最快、影響最大的技術之一,也是21世紀最重要的高技術之一。今天,技術、生產、軍事、管理、生活等各個領域,都離不開自動控制技術。就定義而言,自動控制技術是控制論的技術實現應用,是通過具有一定控制功能的自動控制系統,來完成某種控制任務,保證某個過程按照預想進行,或者實現某個預設的目標。
折疊原理分析,從控制的方式看,自動控制系統有閉環和開環兩種。
折疊閉環控制,閉環控制也就是(負)反饋控制,原理與人和動物的目的性行為相似,系統組成包括感測器(相當於感官),控制裝置(相當於腦和神經),執行機構(相當於手腿和肌肉)。感測器檢測被控對象的狀態信息(輸出量),並將其轉變成物理(電)信號傳給控制裝置。控制裝置比較被控對象當前狀態(輸出量)對希望狀態(給定量)的偏差,產生一個控制信號,通過執行機構驅動被控對象運動,使其運動狀態接近希望狀態。在實際中,閉環(反饋)控制的方法多種多樣,應用於不同領域和各個方面,當前廣泛應用並快速發展的有:最優控制,自適應控制,專家控制(即以專家知識庫為基礎建立控制規則和程序),模糊控制,容錯控制,智能控制等。
折疊開環控制,開環控制也叫程序控制,這是按照事先確定好的程序,依次發出信號去控制對象。按信號產生的條件,開環控制有時限控制,次序控制,條件控制。20世紀80年代以來,用微電子技術生產的可編程序控制器在工業控制(電梯,多工步機床,自來水廠)中得到廣泛應用。當然,一些復雜系統或過程常常綜合運用多種控制類型和多類控製程序。
折疊技術運用,隨著電子計算機技術和其他高技術的發展,自動控制技術的水平越來越高,應用越來越廣泛,作用越來越重要。尤其是在生產過程的自動化、工廠自動化、機器人技術、綜合管理工程、航天工程、軍事技術等領域,自動控制技術起到了關鍵作用。