|
|
|
Синтез управляющего автомата модели LEGO транспортной тележки и моделирование ее движения |
|
Кубанский государственный технологический университет
Кафедра автоматизации технологических процессов
Задание на контрольную работу
По дисциплине “Автоматизированное управление дискретными процессами” для студентов заочной формы обучения специальности 21.01 “Автоматика и управление в технических системах” на тему: “Синтез управляющего автомата модели LEGO “транспортная тележка” и моделирование её движения вдоль трассы”
Выдано:
Аспирантом каф. АПП 06.09.99 /Напылов Р.Н./
студенту гр. ____________ /____________/
Краснодар 1999
1 Исходные данные
1.1 Управляемый процесс движение модели LEGO транспортной тележки вдоль заданной траектории в виде белой полосы. Ориентация тележки относительно трассы регулируется датчиками контраста.
1.2 Условная схема транспортной тележки приводится на рисунке 1.1. Тележка движется за счёт заднего привода, создающего постоянное тягловое усилие . Вращение переднего колеса тележки осуществляется с помощью реверсивного поворотного двигателя, отрабатывающего с постоянной угловой скоростью , где угол поворота переднего колеса (рисунок 1.1)
1.3 Транспортная тележка, как объект управления имеет систему дискретных входных и выходных сигналов, структурно представленную на рисунке 1.2. Кодировка указанных сигналов следующая:
Таблица 1.1 Кодировка управляющих сигналов
Разряд сигнала
X
Управляющее действиеX01 двигатель тележки включен
0 двигатель тележки выключенX11 поворотный двигатель отрабатывает влево
0 двигатель влево не отрабатываетX21 поворотный двигатель отрабатывает вправо
0 двигатель вправо не отрабатывает
Таблица 1.2 Кодировка выходных сигналов
Разряд сигнала
Y
СобытиеY01 левый датчик над светлой точкой трассы
0 левый датчик над тёмной точкой трассыY11 правый датчик над светлой точкой трассы
0 правый датчик над тёмной точкой трассы
Сигналы Y используются в качестве обратной связи управляющего автомата. По изменению этих сигналов возможно судить о текущем положении тележки относительно белой полосы трассы. Сигналы X вырабатываются управляющим автоматом в зависимости от поведения во времени сигналов Y так, что бы обеспечить совпадение траекторий движения тележки и трассы.
1.4 Решение о подачи питания на задний привод тележки и, расположенный на ней, управляющий автомат принимает внешний оператор. Поэтому, исходным состоянием тележки является активность двигателя привода. В этом случае задача управляющего автомата состоит только в обеспечении движения тележки вдоль трассы.
1.5 Допущения, делаемые при рассмотрении управляемой тележки в динамике:
1) тягловое усилие постоянное;
2) приведённая сила трения пропорциональна линейной скорости движения тележки;
3) сила трения , подменяющая реакцию в момент, когда (переднее колесо проскальзывает), постоянна и пропорциональна массе тележки;
4) сила трения , подменяющая реакцию в момент, когда (тележку заносит), также постоянна и пропорциональна массе тележки;
5) масса тележки и её момент инерции относительно центра масс связаны зависимостью: , как если бы вся масса тележки была сосредоточена в стержне (рисунок 1.1).
2 Основное задание
2.1 Сформировать модель управляющего автомата в форме таблицы переходов и выходов автомата Милли, предварительно составив список его возможных состояний и перекодировав входной алфавит автомата во множество многозначной логики (Y - четырёхзначное);
2.2 Минимизировать, в случае возможности, таблицу переходов и выходов автомата Милли;
2.3 Составить алгебрологические выражения функции переходов и функции выходов минимизированного автомата, используя только двоичное представление входных и выходных сигналов;
2.4 Минимизировать полученные функции;
2.5 По минимизированным логическим функциям зарисовать цифровую схему управляющего автомата (стандарт условного графического изображения логических элементов Российский).
3 Дополнительное задание
Вывести модель динамики транспортной тележки. Положение центра масс тележки в плоской системе координат задавать вектором положения . Положение точки приложения силы тяги привода задавать вектором .
4 Список источников
4.1 Юдицкий С.А., Магергут В.Э. Логическое управление дискретными процессами. Модели, анализ, синтез. М.: Машиностроение, 1987. 176 c.
4.2 Кузнецов О.П., Адельсон-Вольский Г.М. Дискретная математика для инженеров. М.: Энергоатомиздат, 1987. 450 c.
4.3 Шварце Х., Хольцгрефе Г.-В. Использование компьютеров в регулировании и управлении: Пер. с нем.М.: Энергоатомиздат, 1990. 176 с.: ил.
4.4 Каган Б.М., Сташин В.В. Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики. М.: Энергоатомиздат, 1987. 304 c.
4.5 Мишель Ж., Лоржо К., Эспью Б., Программируемые контроллеры. Пер. c французского А.П. Сизова М.: Машиностроение, 1986.
4.6 Микропроцессоры: В 3-х кн. Кн. 2. Средства сопряжения. Контролирующее и информационно-управляющие системы: Учеб. Для втузов/В.Д. Вернер, Н.В. Воробьёв, А.В. Горячев и др.; Под ред. Л.Н. Преснухина. М.: Высш. шк., 1986. 383 c.: ил.
4.7 Фиртич В. Применение микропроцессоров в системах управления: Пер. с нем. М.: Мир, 1984,464 c., ил.
5 Решение основного задания
5.1 Выходной алфавит транспортной тележки является входным алфавитом управляющего автомата Y. Для возможности применения теории конечных автоматов перекодируем его во множество четырёх знаков в соответствии с таблицей 5.1.
Таблица 5.1 Кодировка входного алфавита управляющего автомата
Y0Y1Y0
0
1
10
1
0
10
1
2
3
5.2 При определении возможных состояний управляющего автомата будем руководствоваться правилом: допустимо введение избыточных состояний, которые при последующей минимизации автомата исключаются; недопустим пропуск необходимого состояния, который уменьшает адаптированность автомата к внешним ситуациям.
Перечень возможных состояний автомата, отождествлённых с ситуационными событиями транспортной тележки, приводится ниже.
Таблица 5.2 Перечень состояний управляющего автомата транспортной тележки
Код состояния SОписание состояния0
1
2
3Исходное состояние неуправляемого движения;
Поворот вправо (поворотный двигатель непрерывно отрабатывает вправо);
Поворот влево (поворотный двигатель непрерывно отрабатывает влево);
Конфликт поворотов.
5.3 Для возможности формирования математической модели управляющего автомата рассмотрим описательный алгоритм управления транспортной тележки по состояниям:
? В исходном состоянии тележка непрерывно движется под действием привода. Ни один из датчиков контраста не находится над белой полосой трассы. Поворотный двигатель остановлен;
? При возникновении белой полосы под левым датчиком контраста включается поворотный двигатель на отработку влево. Привод отключается и далее следует движение по инерции, что уменьшает вероятность заноса тележки;
? Как только левый датчик контраста “сходит” с белой полосы поворотный двигатель останавливается в текущем состоянии, а привод вновь запускается;
? При возникновении белой полосы под правым датчиком поведение транспортной тележки аналогично;
1 2 3
|
|
|
|
 |
НА САЙТЕ: |
|
Рефераты на CD →