זיהוי ובקרה של מערכת עם השהייה בחוג סגור

1. זיהוי ובקרה של מערכת עם השהייה בחוג סגור מציגים: יונתן אבו וטל אלנשיא מנחה: מרינה אלתרמן

2. מבנה המצגת • מטרת הפרוייקט. • זיהוי פרמטרי המערכת. • השהייה. • בקר סמית קלאסי. • Modified smith predictor. • תוצאות. • סיכום. • כיווני המשך.

3. מטרת הפרוייקט • מידול מתמטי של מערכת מנוע עם חיבור גמיש המדמה קנה של טנק. • זיהוי פרמטרי המנוע. • בקרת המערכת המושהית בחוג סגור. • עמידה בדרישות ביצועים מחמירות: • זמן התייצבות : 1.5sec • שגיאת מצב מתמיד: עד אחוז.

4. המערכת בפעולה:

5. זיהוי פרמטרי המערכת • הפרמטרים אותם זיהינו הם: - קבוע מומנט הסיבוב של המנוע המקיים - מומנט האינרציה של המנוע.

6. זיהוי פרמטרי המערכת • מניתוח פיזיקלי קיבלנו אתהתמסורת הבאה: • כאשר היא התנגדות המנוע הוא יחס גלגלי השיניים בין שני גלגלי השיניים (נשארים ללא שינוי מדפי הנתונים).

7. זיהוי פרמטרי המערכת • חילוץ הפרמטרים – עקום בודה: קוטב מדידות קירוב בודה לתגובת התדר

8. זיהוי פרמטרי המערכת • תיאוריה: • עבור כניסה חילוץ תגובת התדר

9. זיהוי פרמטרי המערכת • אופן ביצוע: • הכנסת כניסות סינוסואידליות בכ-50 תדרים שונים למערכת. • מדידת הפאזה והערך המוחלט של המוצא עבור כל תדר. • שרטוט דיאגרמת בודה. • מציאת הקטבים וההגבר מתוך הדיאגרמה.

10. זיהוי פרמטרי המערכת מדידות וקירוב לפולינום בודה של המודל הנתון

11. מדידות וקירוב לפולינום בודה של המודל שמצאנו דומה יותר למדידות!

12. כניסה: sin(10t) מוצא המערכת במעבדה מוצא המודל הנתון

13. כניסה: sin(10t) מוצא המערכת במעבדה מוצא המודל שמצאנו דומה יותר למדידות!

14. זיהוי פרמטרי המערכת • קשיים: • תחום תדרים מוגבל. • מערכת לא אמינה – יציאות שונות עבור כניסות זהות. • רעש במוצא

17. השהייה

18. השהייה • השהייה במקלחת

19. השהייה • בזמן: • במישור לפלס: השהייה גדלה עודף הפאזה קטן אי יציבות בחוג סגור

20. בקר סמית קלאסי (Smith predictor) • השהייה – אות הבקרה מושהה ושונה מהיציאה הנוכחית. • פיתרון: בקרה על פי שיערוך היציאה הנוכחית • ב1957 הציע O.J.M Smith את סכמת הבקרה הבאה הידועה כ-Smith predictor:

21. בקר סמית קלאסי (Smith predictor) • אינטואיציה: • במשך הזמן שבו לא מגיע מידע חדש לכניסת הבקר המערכת מבוקרת ע"י החוג הפנימי החוזה את היציאה העדכנית שלא ניתנת למדידה.

22. בקר סמית קלאסי (Smith predictor) • מתקבלת התמסורת הבאה: • כלומר, היציאה מוזזת בh שניות לעומת היציאה שהייתה מתקבלת ללא השהייה.

23. חזאי סמית קלאסי יציאה במערכת מבוקרת ללא השהייה יציאה במערכת מבוקרת מושהית וללא סמית מערכת מבוקרת עם השהייה ובקר סמית

24. בקר סמית קלאסי - בעיות • דורש מידול מדויק של המערכת – דבר לא מעשי. • במידול לא מדויק: • התכנון לא מתאים ועלול לגרום ל: • מערכת לא יציבה בחוג פתוח – אי יציבות בחוג סגור. • שגיאות.

25. Modified smith predictor • חלופה לחזאי סמית קלאסי במקרה הלא אידיאלי – Modified smith predictor. • סכמת המערכת אותה נציע היא(עפ"י מאמרם של פלמור ומירקין): • כאשר: ו המודל התיאורטי של המערכת.

26. Modified smith predictor • את יש לבחור כך שתבטל את הקטבים הלא יציבים של • כניסת מדרגה בגובה 1: • השגיאה במצב מתמיד גדולה ונגרמה בשל איההתאמה של המודל למערכתהמקורית.(לינאריזציה,הזנחת חיכוך וכו')

27. Modified smith predictor • שיפור הביצועים על ידי: • Modified ייצב באופן טוב את המערכת. • הוספת בלוק H נועדה לפצות על ההבדלים בין המערכת למודל ובכך לשפר את הביצועים.

29. Modified smith predictor • התוצאות שהתקבלו לאחר שינוי המערכת הן: • התוצאותשופרו והשגנואת המטרה.

30. Modified smith predictor –חסינות לרעש • בדקנו במהלך הפרוייקט חסינות המערכת לרעשים הבאים: • רוח על המוט. • הפרעת הלם. • הרעשים הנ"ל לא גרמו להתבדרות המערכת אך התוצאות לא חזרו לקדמותן לאחר הכנסת הרעש כפי שציפינו.

31. תוצאות לרעש רוח

32. תוצאות לרעש הלם

33. רעש רוח סרטון

34. סיכום • מימוש בקר בשיטת modified smith predictorלמערכת לא יציבה בחוג פתוח הכוללת השהייה. • הבדל בין המערכת למודל המקורב שלה – פוגע בביצועים גם עם modified smith predictor. • פיצוי - רשת תיקון – שיפור ניכר בביצועים. • רעשים במוצא – המערכת נשארת יציבה.

35. כיוונים להמשך • מידול מדויק יותר של המערכת(התחשבות בחיכוך, מערכת כוללת וכו'...). • אי ודאות בהשהיה. • קוטב בחצי מישור ימני ולא בראשית. • שיפור החסינות לרעשים.

36. שאלות? • ?

37. תודה על הקשבה