Основные этапы проектирования

Проектирование СУ представляет собой сложный, трудоемкий и длительный процесс. Этот процесс укрупненно представлен схемой указанной на рисунке.

Этапы проектирования связаны двусторонними стрелками. Это указывает на то, что этапы могут повторяться, т. е. процесс проектирования является повторяющимся. Приведенные на рисунке этапы проектирования обычно группируются в рамках более общих этапах проектирования СУ:

1. разработка технического задания

2. предварительное проектирование

3. эскизное проектирование

4. техническое проектирование

5. серийное производство

6. эксплуатация

Качественная обработка ТЗ во многом определяет уровень и успешность разработки СУ. «2» проводят с целью определения принципов построения системы, структур и технических средств, удовлетворяющих ТЗ. Предварительное проектирование относят к стадии научно-исследовательской работы. «3» и последующие этапы – этапы опытно-конструкторской разработки. Результатом «3» является детальная разработка возможного создания системы, удовлетворяющей заданным требованиям.

На этапе «4» детально обрабатываются схемные, конструкторские, программные и технологические решения. Большие усилия затрачиваются на отладку и доводку программного обеспечения, а также разработку программной документации.

В процессе «5» осуществляется окончательная доводка принятых технических решений программного обеспечения и отработка технологии изготовления с учетом особенностей серийного производства.

В процессе «6» проектировщик системы получает информацию, позволяющее внести необходимые изменения с целью доведения параметров до заданных.

2. Для объекта наблюдения, представленного на рисунке, построить детализированную схему наблюдателя полного порядка. Предложить методики параметрического синтеза наблюдателя и анализа его статических и динамических характеристик.

Структурная схема объекта наблюдения

Объект линейный и стационарный, а задачи управления и наблюдения поставлены в нормальной форме. Поэтому параметрический синтез наблюдателя можно выполнить на основе принципа двойственности. Например, используя алгоритм синтеза модального регулятора. Для этого все вхождения матрицы А и матрицы В в алгоритме синтеза необходимо заменить на транспонированные матрицы А и С соответственно изменить знак матрицы регулятора G. При параметрическом синтезе необходимо учесть, что быстродействие наблюдателя должно быть минимум в 3 раза выше, чем быстродействие основного контура управления.

Для анализа динамических и статических характеристик наблюдателя предлагается использовать метод математического моделирования. Реализацию метода можно выполнить с помощью пакета Simulink системы символьной математики MATLAB 5.0/5.3. входным воздействием будет переменная Y, выходная переменная – оценка Х1. Управляющее воздействие U при моделировании принимается равным нулю.

3. Изделие состоит из трех блоков. Первый блок имеет 15 каскадов усиления; второй – 20; третий – 5. Требуемая вероятность безотказной работы за заданный срок службы t₀ = 100 ч равна Р = 0,96. Определить: