• Цели обучения

Слушатели

• Ознакомятся с принципами технологии управления с обратной связью для электрических двигателей.

• Познакомятся с функциями дистанционного управления и научатся использовать основные функции, включенные в программное обеспечение, для графического программирования.

• Научатся задавать и оптимизировать параметры ПИД-регулятора при помощи программного обеспечения, а также описывать и анализировать их воздействие на двигательное поведение.

• Описание проблемы

Мобильная роботизированная система должна демонстрировать идеальное двигательное поведение в любой ситуации. Поэтому при помощи настройки ПИД-регулятора вам необходимо определить диапазон, в пределах которого регулятор двигателя позволяет получать приемлемое двигательное поведение. Чтобы обеспечить приемлемое двигательное поведение, на заданной скорости колеса должны двигаться одинаково. Это достигается при помощи задания правильной настройки ПИД-регулятора для скорости вращения двигателя.

• Проектное задание

• Настройте регулятор двигателя посредством Robotino® View для обеспечения идеального двигательного поведения в заданном диапазоне.

• Документально зафиксируйте диапазон, в котором двигательное поведение является приемлемым.

• Оцените, какое влияние параметры ПИД-регулятора оказывают на двигательное поведение и на управляемую систему, если ввести значения параметров, не входящие в допустимый диапазон.

• Общие условия

• Robotino® View запущено.

• Соединение с Robotino® по беспроводной сети установлено (техническая документация).

• Программа EA09View запущена.

• Рабочие задания

1. Программирование регулятора двигателя.

2. Функции параметров ПИД-регулятора

3. Настройка ПИД-регулятора.

4. Воздействие колебаний на двигательное поведение.

5. Программная визуализация трех двигателей.

• Рабочие материалы

• Техническая документация

• Теоретический раздел: Оценка технологии управления при помощи тестов, осциллограф и генератор

• Robotino^® View: справка

1. Программирование регулятора двигателя

1. Создайте программу для управления двигателем в Robotino^® View.

2. С помощью программы EA09View, имеющейся на компакт-диске, визуализируйте и наблюдайте за заданными и фактическими кривыми. Эта программа может быть использована для испытания данных регулятора двигателя, заданных значений и фактических величин, напряжения и величин тока при частоте 1 кГц, а также для их визуализации. Таким образом вы можете выполнить детальный анализ конфигурации параметров для ПИД-регулятора и оптимизировать двигательное поведение Robotino^®.

• Приподнимите Robotino^® на подставки.

• Запустите Robotino^® View и установите соединение между регулятором Robotino® и Robotino® View.

• Откройте пустую диаграмму функциональных блоков в Robotino^® View.

• Создайте диаграмму функциональных блоков, используя функциональные блоки Motor 3 (Двигатель 3) и square-waveform generator (генератор прямоугольных сигналов).

• Протестируйте настройки, приведенные в таблице ниже.

auto_control_1.rvw2

• Запустите программу EA09View.

Программа присваивает двигателям номера от 0 до 2 вместо от 1 до 3.

Так как используется Двигатель 3, увеличьте окно Motor2 (Двигатель2).

• Выберите настройки, отображенные в диалоговом окне под Motor2 (Двигатель2).

Motor Monitoring (Мониторинг двигателя)  On (Вкл)

Motor Control (Управление двигателем)  Internal PI Controller (Внутренний ПИ-регулятор)

• Откройте меню осциллографа щелчком правой кнопки на интерфейс пользователя.

• Отключите каналы 3 (Current [A]) и 4 (Control Value).

• Для каналов 1 и 2 установите Time resolution (Разрешение по времени) на 200мс и Amplification (Амплификация) на 200/Div (см. рисунок ниже).

• Запустите программу в Robotino^® View, нажав на иконку запуска.

3. Наблюдайте за поведением разнонаправленного колеса, опишите и объясните его (генератор прямоугольных сигналов).

Описание

Объяснение

4. Определите, какой канал отображает заданную скорость двигателя, а какой – фактическую. Также обратите внимание на окно Values (Значения).

1. Функции параметров ПИД-регулятора

1. Ответьте на вопросы касательно функций параметров ПИД-регулятора.

• Прочитайте теоретический раздел, чтобы ознакомиться со значением и действием П-, И-, Д- компонент.

Значение П-компоненты и ее воздействие

Значение И-компоненты и ее воздействие

Значение Д-компоненты и ее воздействие

2. Настройка ПИ-регулятора

1. Измените параметры ПИ-регулятора на двигателе. Поочередно измените Kp и ki.

Чтобы изменить параметры двигателя, измените default parameters (параметры по умолчанию) и подтвердите новые настройки посредством нажатия “Set” (Задать). Результат вы можете увидеть на EA09View.

2. Наблюдайте за заданной и фактической кривой, которые отображаются виртуальным осциллографом.

3. Оптимизируйте переходный отклик таким образом, чтобы заданная и фактическая кривые практически совпали.

3. Воздействие колебаний на двигательное поведение

1. Опишите, как влияют сильные колебания вследствие отклонения между заданными и фактическими графиками на движение разнонаправленных колес.

• Измените параметры ki и kd так, чтобы высокий положительный/отрицательный выброс происходил в течение коротких отрезков времени.

2. Объясните влияние сильных колебаний на двигательное поведение.

• Наблюдайте за заданными и фактическими графиками, а также движением разнонаправленных колес.

Описание: как двигается разнонаправленное колесо?

Почему колебания влияют на двигательное поведение?

4. Программирование визуализации трех двигателей

1. Используя одинаковые настройки регулятора, визуализируйте и понаблюдайте за заданными и фактическими кривыми для трех двигателей, когда система приподнята на подставках и во время фаткической работы на поверхности.

• В Robotino^® View создайте программу с тремя двигателями, подключенными к генератору волн произвольной формы.

• Наблюдайте за характеристиками заданных и фактических кривых в EAView09.

auto_control_2.rvw2

• Опишите характеристики графика для системы в приподнятом положении и во время работы на поверхности.

Описание: характеристики кривых
На подставках Характеристики кривых
Движение Характеристики кривых

• Объясните, почему график для движения отклоняется от графика в приподнятом положении.

15. Проект 10 Прохождение автоматизированной управляемой транспортной системы по траектории с помощью веб-камеры