海底隧道钻机控制系统

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,海底隧道钻机控制系统,该钻机控制系统采用了比例-微分PD控制。应用梅森增益公式，可得在R(s)和N(s)作用下系统的输出为,该系统设计的目的是选择增益K，使系统对输入角度的,响应，并且使扰动引起的稳态误差较小。,该系统显然是稳定的。为了减少扰动的影响，,希望增益,K0。,若取,K=100，,令,r(t)=1(t),且,n(t)=0，,可得,系统对单位阶,跃输入的响应，如图所示；,C(t),时间(,s),可知，闭环系统特征方程为：,令,n(t)=1(t),且,r(t)=0，,可得系统对单位阶跃,扰动的响应，如图所,示。,由图可见，负载产生,的扰动影响很小，但,系统阶跃响应的超调,量偏大。,C(t),时间(,s),-,-,-,-,-,-,假设取K=20，可得系统对单位阶跃输入与单位,阶跃扰动的响应曲线，如下图。,此时系统响应的超调量较小，扰动影响不大，其动态性能可以满足工程要求。,K=20,时的单位阶跃下响应（蓝线）,及单位阶跃扰动响应(绿线),由于该钻机控制系统为型系统，因此在单位,阶跃输入作用下的稳态误差,e,ssr,()=0,于是，当,K,分别取为100或20时，系统的稳态误差分别为-0.01和-0.05。,当,r(t)=0，n(t)=1(t),时，系统的误差信号,可得系统在单位阶跃扰动作用下的稳态误差,钻机控制系统在两种增益情况下的响应性能如表所示。,由表3-6可见，应取,K=20。,表 钻机控制系统在两种增益情况下的响应性能,-0.05,0,0.91s,3.86%,20,-0.01,0,0.66s,22%,100,单位阶跃扰动下稳态误差,单位阶跃输入下稳态误差,单位阶跃输入下调节时间（=2%）,单位阶跃输入下超调量,增益K,海底隧道钻机控制系统设计小结,：,1.,工程背景及设计要求；,2.,应用知识元要点：,结构图与信号流图；,控制与扰动作用下的闭环传递函数,;,（分母相同）,特征根与稳定性；,扰动作用下系统的稳态输出,;,（确定选择增益范围）,控制作用与扰动作用下,MATLAB,仿真；,3.,扩展与引伸,2应用MATLAB方法搜索K=20 时，微分时间Td,原为11，现设为变量对系统稳态及动态性能,的影响；,3当K及Td可选择时，理论探讨最正确参数集K，,Td，并给出MATLAB仿真结果。,1PD控制方案的应用场合输入端无高频噪声，,否那么堵塞控制通道；,感谢您的观看,