海底隧道钻机控制系统.ppt

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1、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K>0。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)------若取K=20，可

2、得系统对单位阶跃输入与单位阶跃扰动的响应曲线，如图所示。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Ⅰ型系统，因此在单位阶跃输入作用下的稳态误差essr(∞)=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-0.0500.91s3.86%

3、20-0.0100.66s22%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（Δ=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，理论探讨最佳参数集（K，Td），并给出MATLAB

4、仿真结果。（1）PD控制方案的应用场合（输入端无高频噪声，否则堵塞控制通道）；感谢您的观看