Системы управления практик. Системы управления
 Скачать 371.6 Kb.
|
|
Программа ShipControl.exe, которая используется в этой работе, позволяет изучить различные законы управления движением судна. Нужно привести судно в район, обозначенный красной точкой; в этом районе находится радиомаяк, так что экипаж в любой момент может определить курс на маяк 0 и собственный курс судна (см. рисунок).  Судно управляется вертикальным рулём, который можно повернуть на угол от –35 до 35 относительно оси симметрии судна. Положительным будем считать такой угол поворота руля , который приводит к вращению судна по часовой стрелки (для человека, который смотрит в направлении движения судна, это будет поворот вправо). В ситуации, которая изображена на рисунке, нужно поворачивать влево, поэтому угол поворота руля должен быть отрицательным. В работе вы попробуете привести судно в заданный район , используя четыре варианта управления судном: ручное управление, когда вы сами изменяете угол поворота руля; авторулевой, использующий релейный закон управления – переключение между двумя углами перекладки руля, положительным и отрицательным:  Эта запись означает следующее: «если угол меньше, чем 0, то повернуть руль на угол R; если угол больше, чем 0, то повернуть руль на угол –R;». авторулевой, использующий пропорциональный закон управления (П-регулятор), при котором сигнал управления вычисляется как ошибка = 0 – (разность между направлением на маяк и направлением движения судна), умноженная на некоторый коэффициент k:  .авторулевой, использующий пропорционально-дифференциальный закон управления (ПД-регулятор), при котором сигнал управления учитывает не только значение ошибки , но и скорость её изменения :  .Здесь K и Kd – коэффициенты регулятора, которые вам предстоит выбрать во время выполнения работы. Главная проблема состоит в том, что судно – это инерционный объект, поэтому оно не сразу реагирует на поворот руля, а затем, когда оно начнёт поворачиваться, не так просто остановить вращение. Уровень А. Запустите программу ShipControl.exe. Попробуйте вручную изменять угол поворота руля, перетаскивая мышью рукоятку манипулятора влево и вправо. Убедитесь, что датчик показывает изменение угла поворота руля.   Попробуйте управлять положением руля, используя клавиши-стрелки «влево» и «вправо». Щелкните по кнопке  и попытайтесь привести судно в заданный район, управляя им вручную. Если не получилось с первого раза, попробуйте снова. Сделайте не более 5 попыток. Ответьте на вопросы:Удалось ли вам привести судно в заданный район: да Добавьте в отчёт скриншот вашей лучшей траектории движения:  Чему равна длина пути до заданного района (это число выводится в нижней части окна программы): 7349 Как будет двигаться судно, если переложить руль на некоторый угол и больше не менять его положение: Будет двигаться по кругу Попробуйте использовать авторулевой с релейным регулятором при R = 10:  Удалось ли привести судно в заданный район: да Сколько времени занял выход в заданную точку: 1772 Добавьте в отчёт скриншот траектории движения:  Уменьшите угол перекладки релейного регулятора до R = 4 и повторите моделирование. Сколько времени занял выход в заданную точку: 1439 Что изменилось в поведении судна в сравнении с первым вариантом: Уменьшилась амплитуда и путь стал более прямым Попробуйте использовать авторулевой с пропорциональным регулятором (П-регулятором) при K= 1,0:  Удалось ли привести судно в заданный район: да Добавьте в отчёт скриншот траектории движения:  Сколько времени занял выход в заданную точку: 1636 Экспериментально определите с точностью до 0,1 минимальный и максимальный коэффициенты усиления П-регулятора, при которых судно достигает заданного района.
Сравните траектории движения при Kmin и Kmax со случаем, когда K = 1,0. Что происходит при уменьшении и при увеличении K? При уменьшении К число колебаний уменьшается и судно едет быстрее, а при увеличении К число колебаний увеличивается и время достижения пункта возростает |