ฉันมีมอเตอร์ที่ขับสายเชื่อมต่อกับโหลดเซลล์ ฉันต้องการใช้คอนโทรลเลอร์วงปิดเพื่อควบคุมโหลดที่มอเตอร์ใช้กับสายอักขระ

ฉันจะพิจารณาความถี่ลูปที่ต้องการเพื่อสร้างระบบควบคุมที่เสถียรได้อย่างไร มันเหมือนกับความถี่ Nyquist หรือไม่ที่ความเร็วลูปควรอย่างน้อยสองเท่าของความถี่สูงสุดที่มีอยู่ในระบบกลไก

ความถี่ลูปเป็นพารามิเตอร์ที่จำเป็นต้องปรับแต่งเช่นเดียวกับสัดส่วนสัดส่วนอินทิกรัลและ / หรืออนุพันธ์ การเปลี่ยนแปลงนั้นมีผลกระทบต่อผลลัพธ์เช่นเดียวกันกับการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์อื่น ๆ ของคุณ ความถี่ต่ำเกินไปและคุณจะไม่ถึงสถานะคงที่ที่คุณต้องการ สูงเกินไปและผลลัพธ์จะแกว่งไปมา

ในการพิจารณาความถี่ลูปที่ดีที่สุดคุณจะต้องสร้างBode แปลงจากการทดสอบในโลกแห่งความเป็นจริงหรือข้อมูลการจำลอง:

พล็อตที่เป็นลางบอกเหตุแสดงข้อมูลอินพุตและเอาต์พุตความถี่ที่เกี่ยวข้องทั้งหมดอย่างกระชับบนสองพล็อต: อัตราส่วนแอมพลิจูดเป็นฟังก์ชั่นของความถี่และการเปลี่ยนเฟสเป็นฟังก์ชันของความถี่ พล็อตอัตราส่วนแอมพลิจูดเป็นพล็อตบันทึกการใช้งานในขณะที่พล็อตมุมเฟสเป็นพล็อต semilog (หรือบันทึกเชิงเส้น)

ในการสร้าง Bode plot วิศวกรจะมีข้อมูลเชิงประจักษ์แสดงค่าอินพุตและเอาต์พุตที่แตกต่างกันไปตามฟังก์ชันเวลาของไซน์ ตัวอย่างเช่นอาจมีข้อมูลอุณหภูมิขาเข้าที่แตกต่างกันไปตามไซน์และข้อมูลอุณหภูมิขาออกที่แตกต่างกันไปตามไซนัส

อัตราส่วนแอมพลิจูด AR คืออัตราส่วนของแอมพลิจูดของเส้นโค้งไซน์เอาท์พุทหารด้วยแอมพลิจูดของเส้นโค้งไซน์อินพุต

$$AR = \dfrac{outputamplitude}{inputamplitude}$$

หากต้องการค้นหาการเลื่อนเฟสต้องหาระยะเวลาของเส้นโค้งไซน์อินพุทและเอาท์พุท จงจำไว้ว่าระยะเวลา P คือระยะเวลาจากจุดสูงสุดหนึ่งไปอีกจุดหนึ่ง

$$P = \dfrac{1}{f} = \dfrac{2\pi}{\omega}$$ $$f = frequency$$ $$\omega = frequency(rad/sec)$$

กฎของ Thumb เมื่อวิเคราะห์ Bode แปลง

โดยทั่วไปแล้วการเปลี่ยนแปลงอัตราขยายจะทำให้อัตราส่วนแอมพลิจูดขึ้นหรือลง แต่ไม่มีผลต่อมุมเฟส การเปลี่ยนแปลงการหน่วงเวลาส่งผลกระทบต่อมุมเฟส แต่ไม่ใช่อัตราส่วนแอมพลิจูด ตัวอย่างเช่นการเพิ่มขึ้นของการหน่วงเวลาทำให้เฟสเลื่อนไปทางลบมากขึ้นสำหรับความถี่ที่กำหนด การเปลี่ยนแปลงค่าคงที่เวลาจะเปลี่ยนทั้งอัตราส่วนแอมพลิจูดและมุมเฟส ตัวอย่างเช่นการเพิ่มขึ้นของค่าคงที่เวลาจะลดอัตราส่วนแอมพลิจูดและทำให้เฟสล่าช้ามากขึ้นในทุก ๆ ความถี่

จากนั้นคุณจะต้องพิจารณาความถี่ข้าม :

คำที่เป็นสัดส่วนจะย้ายขนาดของการตอบสนองความถี่ของลูปที่เปิดขึ้นหรือลงและด้วยเหตุนี้จะใช้ในการตั้งค่าความถี่ไขว้ของลูปที่เปิด ความถี่ข้ามคือความถี่ที่ขนาดมีกำไร 1 (หรือ 0dB) ความถี่นี้มีความสำคัญเนื่องจากเกี่ยวข้องกับแบนด์วิดท์ของการตอบสนองแบบลูปปิด

ในระบบในอุดมคติสัดส่วนที่เพิ่มขึ้นนั้นสามารถทำให้มีขนาดใหญ่มากจนเกือบจะนำไปสู่ความรวดเร็วอย่างไร้ขีด จำกัด ในทางปฏิบัติไม่เป็นเช่นนั้น ค่อนข้างสองกฎการออกแบบของหัวแม่มือเข้ามาเล่น

ประการแรกต้องพิจารณาอัตราตัวอย่างของฮาร์ดแวร์ดิจิตอลที่จะต้องดำเนินการควบคุม กฎทั่วไปของหัวแม่มือคือความถี่ข้ามที่ควรตั้งให้ต่ำกว่าอัตราตัวอย่างของคอนโทรลเลอร์อย่างน้อย 10 เท่า แนวคิดนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าคอนโทรลเลอร์ทำงานในอัตราที่เร็วพอที่จะสามารถรองรับการเปลี่ยนแปลงในสัญญาณที่ถูกควบคุมได้อย่างเพียงพอ

กฎข้อที่สองของหัวแม่มือเกี่ยวข้องกับความชันของการตอบสนองความถี่ที่ความถี่ข้าม หาก roll-off ของการตอบสนองขนาด open-loop ที่ cross-over สามารถทำให้ใกล้เคียงกับ -20dB / ทศวรรษดังนั้นแบนด์วิดท์วงปิดสามารถคาดว่าจะใกล้เคียงกับ cross-over frequency โปรดทราบว่าเงื่อนไขอินทิกรัลและอนุพันธ์ไม่ใช่เพียงแค่สัดส่วนตามสัดส่วนเท่านั้นที่ใช้เพื่อควบคุมความชันที่การข้ามแบบ

(เน้นที่เหมือง)

ดังนั้นความถี่ลูปควบคุมที่ดีที่สุดควรอยู่ที่ประมาณ 10 เท่าของความถี่ครอสโอเวอร์ของการหน่วงเฟสของระบบซึ่งสามารถรับได้จากข้อมูลการทดสอบเชิงประจักษ์หรือการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์

เมื่อสายไม่อยู่ภายใต้ความตึงเครียดคุณมีระบบที่ไม่ใช่เชิงเส้น (เช่นคุณกำลังกดเชือก) ซึ่งอาจทำให้ควบคุมได้ยากขึ้น ความฝืดของสตริงจะ จำกัด แบนด์วิดท์ของคุณ (สตริงทำหน้าที่เป็นตัวกรอง low-pass อย่างน้อยเมื่อมันอยู่ภายใต้ความตึงเครียด) ฉันใช้งานจริงเล็กน้อยในการตั้งค่าที่คล้ายกันและเป็นการยากที่จะควบคุม

เนื่องจากคุณกำลังสุ่มตัวอย่างทฤษฎีการสุ่มตัวอย่างจะนำไปใช้อย่างแน่นอนและคุณต้องสุ่มตัวอย่างความถี่ x2 สูงสุดในอินพุตของคุณ (อย่างใดอย่างหนึ่งโดยการเพิ่มอัตราตัวอย่างหรือกรองอินพุตก่อนการสุ่มตัวอย่างหรือทั้งสองอย่าง) มิฉะนั้นคุณจะได้นามแฝง

Kyle ชี้ให้เห็นอีกปัจจัยหนึ่งคือแบนด์วิดธ์ควบคุมที่คุณต้องการ ฉันเห็นด้วยกับกฎของหัวแม่มือที่วงควรทำงานอย่างน้อย ~ x10 ความถี่นั้น

ต้องปฏิบัติตามเงื่อนไขทั้งสองนี้

มีการพูดคุยที่ดีในบทที่ 6: การสุ่มตัวอย่างในระบบควบคุมวงปิดของวิทยานิพนธ์ Marten Derk van der Laan (1995) เทคนิคการสุ่มตัวอย่างสัญญาณสำหรับการเก็บข้อมูลในการควบคุมกระบวนการ :

การเลือกอัตราการสุ่มตัวอย่างเป็นปัญหาสำคัญ ด้วยเหตุผลทางเศรษฐกิจอัตราการสุ่มตัวอย่างจะถูกเก็บไว้ให้ต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้: อัตราที่ต่ำกว่าหมายความว่ามีเวลามากขึ้นสำหรับการดำเนินการอัลกอริทึมการควบคุมซึ่งสามารถทำได้ในคอมพิวเตอร์ที่ช้ากว่า การแปลงระบบควบคุมแบบอะนาล็อกที่มีพฤติกรรมดีสามารถส่งผลกระทบอย่างหนักต่อการตอบสนองของระบบ หากความถี่การสุ่มตัวอย่างต่ำเกินไประบบอาจไม่เสถียร ตามเกณฑ์ของ Nyquist ความถี่ในการสุ่มตัวอย่างอย่างน้อยควรสูงกว่าแบนด์วิดท์ของสัญญาณข้อผิดพลาดอย่างน้อยสองเท่า แบนด์วิดท์นี้ถูกล้อมรอบด้วยแบนด์วิดธ์ของระบบดังนั้น ws 2wB อย่างไรก็ตามเพื่อรับประกันการตอบสนองที่น่าพอใจอาจต้องใช้ปัจจัย 10 ถึง 20