风力摆控制系统赛题解析

2019-07-20 22:38发布

第一步，控制系统选型：刚才说了，我们需要做一个伺服随动控制系统，通常衡量伺服系统性能的指标有“带宽”、“精度”、“抗干扰能力”等。先说系统带宽，带宽反映风力摆跟踪的快速性。带宽越大，快速性越好。风力摆控制系统的带宽主要受到控制对象和执行机构的惯性的限制。惯性越大，带宽越窄。根据题目要求做“自由摆运动”，由单摆周期公式可以求得风力摆的摆动周期 T 在 1.3-1.6 秒之间，换算成频率 f 在 0.625-0.77Hz 之间，大家可以自己掐表计算一下摆动的周期。由此可知我们需要设计出一个带宽大于 0.77Hz 的控制系统（取0.8Hz）即可完成题目的要求。出题的专家制定的这个指标还是简单的，要知道现代伺服控制系统带宽已经超过了 50Hz。角度采样率根据奈奎斯特采样定理，理论上选取 fs>2f 即可，但是题目中要求了系统最大调节时间，为了使得控制效果更好，需要取 fs>10f 甚至更高，在本次设计中采样率选取 200Sa/s，控制周期 5ms。

第二步，电机选型：这是本题的最大争议，在此我也不想把这个争议扩大，所以我不讨论电机是否违规的问题。现在从实现效果这个角度来讨论电机的选型，不管黑猫白猫，抓到老鼠就是好猫！我把轴流电机、空心杯电机、无刷电机做成一个表格。电机重量推重比频率响应机动性抗干扰能力

轴流电机

高

＜0.5

＜2Hz

较低

强

空心杯

低

3~8

4-8Hz

较高

很弱无刷电机中7~123-7Hz高适中

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