14.5. Фаззі-керування гальмуванням візка мостового
крана
При русі візка мостового крана вантаж, підвішений як маятник, відхиляється в сторону протилежну напряму руху і при зупинці здійснює затухаючі коливання відносно вертикальної осі.
Ч им більша швидкість
візка масою тим біль-ший буде кут відхилення вантажу масою і тим триваліше буде розка-чуватись вантаж, що зни-жує продуктивність мосто-вого крана (рис.14.8). То-му метою керування рухом візка буде його зупинка у будь-якому положенні без розкачування вантажу.
З Рис. 14.8. Рух візка з маятниковою підвіскою вантажу
Візок з підвішеним вантажем як об’єкт керування є складною двомасовою системою, яка описується рівнянням Логранжа другого роду для координат мас і [3]. При нехтуванні силами тертя матимемо:
; ;
(14.13)
,
де Т – кінетична енергія системи; – швидкість маси ; – ку-това швидкість маси ; – довжина маятникової підвіски; – прискорення вільного падіння; – сила, яка діє на ві-зок; – радіус приведення передачі, – ККД передачі.
Після диференціювання (14.13) отримаємо такі рівняння:
;
. (14.14)
Розв’язавши (14.14) відносно кута за умови , одержимо
. (14.15)
Якщо електродвигун живити від керованого джерела моменту, наприклад, від частотного перетворювача з прямим керуванням мо-менту, то сила буде пропорційною вихідній напрузі регулятора.
Виконати синтез регулятора аналітичним шляхом об’єктом, який описується рівнянням (14.15), практично неможливо. Керувати та-ким об’єктом можна за допомогою ФР за лінгвістичним алгоритмом у виді двох умов:
якщо маса відхиляється від вертикалі з деякою швидкіс-тю, то до маси потрібно прикласти силу , яка буде її рухати приблизно з тією ж швидкістю і у тому ж напрямі;
якщо маса відхилена на деякий кут і її швидкість близь-ка до нуля, то до маси потрібно прикласти силу у тому ж на-прямі, яка надасть масі прискорення, приблизно рівне прискоре-нню маси .
Згідно з наведеними алгоритмами потрібно скласти таблицю правил для ФР з двома вхідними змінними: кутом відхилення маси від вертикалі і кутовою швидкістю . Оскільки і можуть мати додатні й від’ємні значення, то їх представимо по п’ять термів кожну (NB, NM, Z, PM, PB), a вихідну змінну – се-ми термами (NB, NM, NS, Z, PS, PM, PB). Таблицю правил скла-дають так:
згідно першої умови заповнюють стовпець таблиці для , користуючись правилами фаззі-логіки: якщо і , то ; якщо і , то і т. д.;
згідно другої умови заповнюють рядок для : якщо і ,то і т. д. Останні клітинки таблиці для і заповнюють за результатами об’єднання відповід-них термів:
; і т. д.
Рис. 14.9. Таблиця правил фаззі-регулятора (а) і функції належності вихідної
змінної (б)
Для тих поєднань термів, які не виникають, відповідні клітинки таблиці залишаються незаповненими (рис.14.9,а)
Наведену таблицю доповнюють функціями належності вхідних змінних у відносних одиницях. Для цього експерт повинен визначи-ти можливий діапазон зміни . Нехай , тоді . Для і , а .
Фаззі-множини і функції належності вихідної змінної наведені на рис.14.9,б. Максимальну силу, що діє на візок, визначаємо за потужністю двигуна:
, (14.16)
Рис. 14.10. Структурна схема моделювання системи фаззі-керування
де – потужність двигуна; – номіна-льна швидкість двигуна; – ККД редуктора; – коефіцієнт передачі редуктора; – радіус коліс візка. Мож-ливий діапазон сили .
Н Рис.14.11. Графіки зміни кута при моделюванні без регулятора (1) і з ним (2)
Реалізувати даний ФР можна за допомогою програмованого ло-гічного контролера, який може виконувати процедури фаззіфікації, логічного висновку і дефаззіфікації, написані, наприклад, мовою С++.
Контрольні запитання
1. Які параметри автоматизованого електропривода можуть змі-нюватись?
2. На які види поділяють безпошукові адаптивні системи керува-ння?
3. Якою ланкою можна представити еталонну модель?
4. Які є умови реалізації керування за еталонною моделлю?
5. У чому відмінність фаззі-керування від керування за класич-ною логікою?
6. Чим характеризуються фаззі-множини?
7. Що представляють собою терми?
8. На підставі чого визначають кількість термів?
9. З яких елементів складається фаззі-регулятор?
10. Як проводять перевірку систем керування з фаззі-регулятора-ми?
Розділ 15
- Основи електропривода
- Класифікація електроприводів. Механічні характеристики
- 1.1. Загальні положення
- 1.2. Класифікація електроприводів
- 1.3. Приведення моментів і сил опору, моментів інерції і
- 1.4. Механічні характеристики виробничих механізмів і
- 1.5. Усталені режими
- Часові та частотні характеристики електропривода
- 2.1. Рівняння руху електропривода
- 2.2. Час прискорення і сповільнення електропривода
- 2.3. Оптимальне передаточне число
- 2.4. Часові та частотні характеристики одномасової системи
- 2.5. Часові та частотні характеристики двомасової системи
- Регулювання швидкості двигунів постійного струму
- 3.1. Регулювання кутової швидкості двигунів постійного
- Струму незалежного збудження
- 3.2. Регулювання швидкості двигунів послідовного збудження
- 3.3. Гальмівні режими двигунів постійного струму
- 3.4 Часові характеристики двигунів постійного струму незалежного збудження
- 3.5. Частотні характеристики
- Перетворювачі напруги електроприводів постійного струму
- 4.1. Тиристорні керовані випрямлячі
- 4.2. Системи імпульсно-фазового керування
- 4.3. Імпульсні перетворювачі постійної напруги
- Регулювання кутової швидкості двигунів змінного струму
- 5.1. Механічні характеристики асинхронних двигунів
- 5.2. Регулювання швидкості асинхронних двигунів
- 5.3. Перетворювачі частоти
- 5.4. Регулювання швидкості синхронних двигунів
- Тики синхронного двигуна
- 5.5. Гальмівні режими двигунів змінного струму
- Методи розрахунку потужності електроприводів
- 6.1. Втрати енергії в електроприводах
- 6.2. Нагрівання і охолодження двигунів
- 6.3. Режими роботи і навантажувальні діаграми
- 6.4. Розрахунок потужності електродвигунів
- Системи керування електроприводами
- Релейно-контакторні системи керування електроприводами
- 7.1. Загальні положення
- 7.2. Структура релейно-контакторних систем керування
- 7.3. Принципові схеми ркск
- Дискретні логічні системи керування рухом електроприводів
- 8.1 Загальна характеристика длск
- 8.2. Методи синтезу длск
- 8.3. Математичний опис длск
- 8.4. Способи реалізації длск
- Система керування швидкістю електроприводів постійного струму з сумуючим підсилювачем
- 9.1. Загальні положення
- 9.2. Формування динамічних характеристик
- 9.3. Обмеження моменту електропривода
- Система керування електроприводом з підпорядкованим регулюванням
- 10.1. Структурна схема системи підпорядкованого
- Регулювання
- 10.2. Технічна реалізація системи з підпорядкованим регулюванням
- 10.3. Обмеження струму в системі підпорядкованого регулювання
- Системи керування швидкістю асинхронного електропривода
- 11.1. Регулювання швидкості напругою живлення
- 11.2. Плавний пуск асинхронних двигунів зміною напруги живлення
- 11.3. Система скалярного керування частотно-регульованого асинхронного електропривода
- 11.4. Системи векторного керування частотно-регульованого електропривода
- 11.5. Пряме керування моментом асинхронного двигуна
- Енергозберігаючий асинхронний електропривод
- 12.1. Загальні положення
- 12.2. Втрати електроенергії в усталених режимах
- 12.3. Оптимізація енергоспоживання в перехідних процесах
- 12.4. Економічна ефективність частотно-регульованого електропривода
- Частотне керування синхронними електроприводами
- 13.1. Стратегії керування
- 13.2. Вентильний двигун
- 13.3. Система автоматичного керування моменту сд зміною магнітного потоку ротора
- 13.4. Стратегії керування сд зі збудженням від постійних магнітів
- Адаптивні системи керування електроприводами
- 14.1. Загальні положення
- 14.2. Безпошукова адаптивна система керування з еталонною
- 14.3. Безпошукова адаптивна система керування зі спостережним пристроєм
- 14.4. Фаззі-керування електроприводами
- 14.5. Фаззі-керування гальмуванням візка мостового
- Слідкуючий електропривод
- 15.1. Загальна характеристика
- 15.2. Безперервні системи керування слідкуючим
- 15.3. Динамічні показники слідкуючого електропривода
- Цифрові системи керування електроприводами
- 16.1. Структура електропривода з цифровою системою
- Керування
- 16.2. Розрахункові моделі ацп і цап
- 16.3. Дискретні передавальні функції і структурні схеми
- 16.4. Синтез цифрового регулятора і його реалізація
- Список літератури
- Предметний покажчик
- Рецензія