Псевдолинейный регулятор для управления объектом второго порядка

Вебер, Максим Яковлевич Отделение автоматизации и робототехники (ОАР)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Работа направлена на разработку и программную реализацию псевдолинейного регулятора на основе нечеткой логики для систем автоматического управления объектом второго порядка.
Целью работы было исследование свойств корректирующего устройства с фазовым опережением при изменяющейся постоянной времени объекта управления и создания регулятора на базе нечеткой логики для улучшения показателей качества системы.
В результате был выполнен обзор всех псевдолинейных корректирующих устройств, произведено исследование свойств корректирующего устройства с применение программных пакетов Matlab и MathCAD, и программно реализован псевдолинейный регулятор на базе нечеткой логики на контроллере SIEMENS SIMATIC S7-300.

Введение ………………………………………………………………………………………………… 17

1 Классификация нелинейных корректирующих устройств ……………………….. 19

1.1 Линейные корректирующие устройства …………………………………………. 19

1.1.1 Дифференцирующие корректирующие устройства ………………….. 20

1.1.2 Интегрирующее корректирующее устройство …………………………. 22

1.1.3 Интегро-дифференцирующие корректирующие устройства ……… 24

1.2 Нелинейные корректирующие устройства ……………………………………… 25

1.3 Псевдолинейные корректирующие устройства ……………………………….. 27

1.3.1 Нелинейный фильтр с амплитудным подавлением (ослаблением)28

1.3.2 Нелинейный фильтр с фазовыми опережением ………………………… 30

1.3.3 Нелинейный фильтр с раздельными каналами для амплитуды
и фазы …………………………………………………………………………………………….. 33

1.4 Выбор корректирующих устройств ………………………………………………… 35

2 Построение регуляторов на базе нечеткой логики …………………………………… 36

2.1 Основы теории нечеткой логики ……………………………………………………. 37

2.2 Базовые логические операции ……………………………………………………….. 40

2.3 Понятие функции принадлежности ………………………………………………… 41

2.4 Лингвистические переменные ……………………………………………………….. 44

2.5 Структура и принцип работы нечеткого регулятора ………………………… 45

3 Исследование и разработка псевдолинейного корректирующего устройства с
фазовым опережением и систем управления использующие данное
корректирующее устройство в средах MATLAB и MATHCAD …………………. 49
3.1 Исследование свойств корректирующего устройства с фазовым
опережением …………………………………………………………………………………………… 49

3.2 Критерии качества процесса регулирования …………………………………… 54

3.3 Исследование свойств системы автоматического регулирования …….. 56

3.4 Анализ свойств корректирующего устройства с фазовым опережением с
управлением на нечеткой логике ……………………………………………………………… 61

4 Программная реализация псевдолинейного корректирующего устройства на
контроллере Simatic S7-300 ……………………………………………………………………… 69

4.1 Общие сведения контроллера Simatic S7-300 его назначение и технические
характеристики ……………………………………………………………………………………….. 69

4.2 Реализация программы САР с псведолинейным корректирующим
устройством на Step7 ………………………………………………………………………………. 72

5 Программно-методическое обеспечение для выполнения ………………………. 78

6 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение …. 79

6.1 Организация и планирование работ ……………………………………………….. 79

6.1.1 Определение продолжительности этапов работ ……………………….. 80

6.2 Расчет сметы затрат на создание макета КУ ……………………………………. 84

6.2.1 Расчет затрат на материалы ……………………………………………………. 84

6.2.2 Расчет заработной платы ………………………………………………………… 85

6.2.3 Расчет затрат на социальный налог …………………………………………. 86

6.2.4 Расчет затрат на электроэнергию ……………………………………………. 86

6.2.5 Расчет амортизационных расходов …………………………………………. 87

6.2.6 Расчет прочих расходов …………………………………………………………. 88
6.2.7 Расчет общей себестоимости разработки …………………………………. 89

6.2.8 Прибыль ……………………………………………………………………………….. 89

6.2.9 НДС ……………………………………………………………………………………… 89

6.2.10Цена разработки НИР …………………………………………………………….. 89

6.3 Оценка экономической эффективности проекта ……………………………….. 90

7 Социальная ответственность …………………………………………………………………. 91

7.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……. 92

7.1.1Организационные мероприятия обеспечения безопасности
рабочей зоны ………………………………………………………………………………………….. 92

7.2 Производственная безопасность………………………………………………………. 94

7.2.1 Отклонение параметров микроклимата ……………………………………. 96

7.2.2 Недостаточная освещенность рабочей зоны ……………………………… 96

7.1.4 Повышенные уровни электромагнитного поля …………………………. 99

7.1.5 Электрический ток………………………………………………………………… 101

7.2 Экологическая безопасность …………………………………………………………. 102

7.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………….. 102

Заключение …………………………………………………………………………………………… 105

Conclusion …………………………………………………………………………………………….. 106

Список использованных источников ………………………………………………………. 107

Приложение А (обязательное) Анализ свойств корректирующего устройства с
фазовым опережением ……………………………………………………………………………. 110
Приложение Б (обязательное) Текст программы работы системы автоматического
управления (САУ) с корректирующим устройством (КУ) на языке FBD
в STEP 7 ……………………………………………………………………………………………….. 111

Приложение В (обязательное) Текст программы работы нечеткой логики
корректирующего устройством на языке FBD в STEP 7 ……………………………… 115

Приложение Г (справочное) Building regulators based on fuzzy logic …………….. 118

Приложение Д (обязательное) Методические указания для выполнения
лабораторной работы «изучение псевдолинейного корректирующего устройства
на основе нечеткой логики» ………………………………………………………………….. 131

При проектировании систем автоматического управления одной из главных
задач, является выбор структурной схемы, которая будет удовлетворять таким
показателям качества как быстродействие, перерегулирование, а также точность
регулирования и управления.

В настоящее время ПИД-регуляторы успешно применяются в
промышленности благодаря их простоте, относительной дешевизне и
эффективности в управлении линейными системами. ПИД-регулятор хорошо
справляется со своими обязанностями в объекте управления со статическими
параметрами. Однако, они обычно не эффективны для систем, у которых
неизвестна точная математическая модель либо присутствуют неопределенности.
Для решения этих проблем требуется использование методов, которые занимают
значительно время, что усложняет реализацию данных систем.

В ходе выполнения работы были проанализированы основные виды
корректирующих устройств. В качестве корректирующего устройства было
выбрано псевдолинейное устройство с фазовым опережением, так как у него
отсутствует жесткая связь между амплитудными и фазовыми характеристиками, а
эквивалентные амплитудно-фазовые характеристики не зависят от амплитуды
входного сигнала и являются только функциями частоты. Свойства выбранного
КУ были проанализированы в системах автоматического управления с объектами
второго порядка. Моделирование показало, что улучшение качества САУ зависит
от параметров корректирующего устройства.

В работе рассмотрены основы теории нечеткой логики, а также принципы
построения нечетких систем управления. На основе изученных материалов и
проведенном анализе в пакете Matlab Simulink была создана модель
псевдолинейного корректирующего устройства, подстройка которого
осуществляется с использованием аппарата нечеткой логики. Проведено
исследование свойств САР с нечетким корректирующим устройством объектом
управления второго порядка. Результаты исследования показали, что применение
данного корректирующего устройства позволяет улучшить качество САР при
изменении параметров объекта управления.

Программная реализация псевдолинейного регулятора произведена в
программном пакете STEP 7 на языке программирования FBD.
Conclusion
In this work the mail types of corrective devices analyzed. Pseudo-linear device
with phase outstrip was selected as corrective devices, because it don’t have a strong
connection between the amplitude and phase characteristics and the equivalent
amplitude-phase characteristics are not dependent on the amplitude of the input signal
and are only a function of frequency.

Properties of selected corrective device were analyzed at the second order
objects with parameters changed over the time. According the result of simulations, the
ACS quality improvement depends on the parameters of correcting device.

The paper considers the basics of the fuzzy logic theory and principles of fuzzy
control systems design concept. Based on the studied materials and conducted analysis
in the Matlab Simulink package, a model of pseudo-linear corrective device was created,
adjustment is carried out using fuzzy logic. Researching this model were conducted with
the control object of the second order. The results of research showed that using this
type of corrective devices allows improving the quality of ACS if parameters of the
control object are changed.

The software implementation of the pseudo-linear controller is made in the STEP
7 software package in the FBD programming language.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Ольга Р. доктор, профессор
    4.2 (13 отзывов)
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласован... Читать все
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласованные сроки и при необходимости дорабатываются по рекомендациям научного руководителя (преподавателя). Буду рада плодотворному и взаимовыгодному сотрудничеству!!! К каждой работе подхожу индивидуально! Всегда готова по любому вопросу договориться с заказчиком! Все работы проверяю на антиплагиат.ру по умолчанию, если в заказе не стоит иное и если это заранее не обговорено!!!
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Анна Н. Государственный университет управления 2021, Экономика и ...
    0 (13 отзывов)
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уни... Читать все
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уникальности с нуля. Все работы оформляю в соответствии с ГОСТ.
    #Кандидатские #Магистерские
    0 Выполненных работ
    Алёна В. ВГПУ 2013, исторический, преподаватель
    4.2 (5 отзывов)
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическо... Читать все
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическое образование. В данный момент работаю преподавателем.
    #Кандидатские #Магистерские
    25 Выполненных работ
    Екатерина Д.
    4.8 (37 отзывов)
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два об... Читать все
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два образования: экономист-менеджер и маркетолог. Буду рада помочь и Вам.
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ
    Виктор В. Смоленская государственная медицинская академия 1997, Леч...
    4.7 (46 отзывов)
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.
    #Кандидатские #Магистерские
    100 Выполненных работ
    Рима С.
    5 (18 отзывов)
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный универси... Читать все
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный университет, являюсь бакалавром, магистром юриспруденции (с отличием)
    #Кандидатские #Магистерские
    38 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Удаленное управление распределенными объектами с применением WEB-Технологий
    📅 2019год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Исследование влияния настроек регулятора Смита на качество регулирования
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Реализация цифрового фильтра на основе сглаживающего штрафного P-сплайна
    📅 2019год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Корневой анализ систем на основе вершинных характеристических полиномов
    📅 2019год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)