Описание модели разомкнутой сау

Исследуемая система управления содержит три динамических звена первого порядка (интегрирующее и два инерционных звена) и является астатической системой с передаточной функцией

.

Значения параметров звеньев определяются в соответствии с вариантом (табл.2.1). Исходная система является либо неустойчивой, либо неудовлетворяет заданным требованиям качества и, в первую очередь, не обладает достаточными запасами устойчивости (по фазе или модулю).

В данной лабораторной работе требуется исследовать различные варианты коррекции исходной системы с точки зрения обеспечения заданного качества по основным показателям: запасам устойчивости, перерегулированию, быстродействию, ошибке и другим.

Параметры качества управления представлены в табл. 3.1.

Задача сводится к выбору параметров соответствующих корректирующих устройств, обеспечивающих достижение заданного качества переходного процесса в замкнутой системе. Для решения задачи синтеза корректирующего устройства в работе используется графоаналитический метод, основанный на построении логарифмических амплитудно- и фазочастотных характеристик для трёх видов коррекций: последовательной, параллельной и коррекции в цепи обратной связи (рис.3.2, 3.4, 3.5).

В соответствии с вариантом рассматриваемой коррекции в модель исходной системы (рис. 2.5) включается корректирующее звено КУ.Параметры и структура КУ определяются графоаналитическим способом с использованием уравнений (3.3), (3.5), (3.8).

Так как основные показатели качества управления определяются по временным характеристикам, то на вход модели подаётся единичный ступенчатый сигнал (блок Step). Переходная функция снимается на выходе системы с помощью осциллографа (блок Scope) , а ошибка – с помощью дисплея (блок Display).

Подготовка к работе

1. Исходя из требований к САУ, структурная схема которой представлена на рис.2.5 (лабораторная работа N2), провести коррекцию (последовательную, параллельную, в цепи обратной связи). Показатели качества САУ заданы в табл. 3.1.

2. Определить показатели качества для скорректированной системы и структуру корректирующих устройств при последовательной, параллельной коррекциях и коррекции в цепи обратной связи.

3. Рассчитать кинетическую ошибку замкнутой системы.

Задание на выполнение работы

1. Провести моделирование скорректированных систем управления для трёх вышеуказанных видов коррекции с использованием программного комплекса "SIMULINK". Снять переходные функции и определить основные показатели качества переходного процесса.

2. Провести сравнительную оценку результатов анализа показателей качества управления, полученных расчётным путём и моделированием.

3. Подавая на вход системы линейно возрастающий сигнал, определить значение кинетической ошибки. Сравнить полученное значение ошибки с рассчитанным в п.3 подготовки.

Методические указания

Для выполнения пунктов 1,2 подготовки к работе необходимо выбрать и построить логарифмические амплитудные и фазочастотные характеристики исходной и скорректированной систем. Выборкорректирующего устройства для последовательной, параллельной и коррекции с обратной связью производится на основании выражений (3.3), (3.5), (3.8).

После определения структуры и параметров корректирующего устройства уточняется структура скорректированной системы.

Для определения косвенных показателей качества работы системы можно использовать частотные характеристики (ЛАЧХ, ЛФЧХ и АФХ).

При выполнении пункта 1 задания необходимо смоделировать три структуры системы с использованием последовательной, параллельной коррекции и обратной связи. Так как необходимо определить показатели качества переходного процесса, то на вход каждой из трёх структур подаётся единичный ступенчатый сигнал (блок Step).

При цифровом моделировании важно правильно выбрать шаг интегрирования, время наблюдения и метод интегрирования (соответствующие рекомендации даны в лабораторной работе № 2).

По полученным переходным процессам определяются основные показатели: быстродействие (время регулирования), перерегулирование, время первого максимума, период колебаний и число колебаний.

Для определения точности систем в установившемся режиме необходимо, чтобы входной сигнал изменялся по линейному закону (блок Ramp), так как для исследуемой астатической системы статическая ошибка равна нулю.

Кинетическую ошибку следует померить с помощью блока Display, увеличив время и уменьшив шаг интегрирования. Параметры качества управления, полученные расчётным путём (п.2) и на моделях (п.З) должны практически совпадать.

Таблица 3.1

№ брига-ды	Звенья, охваченные ОС	Tp ≤, c	σ ≤, %	γ ≥, град	Δкин, Рад
1	W1(p)	1.5	30	40	0.01
2	W1(p),W2(p)	1.5	30	40	0.01
3	W1(p), W3(p)	1.5	30	40	0.01
4	W1(p), W2(p)	1.5	30	40	0.02
5	W1(p)	1.5	30	40	0.02
6	W1(p)	1.5	30	40	0.035
7	W1(p), W2(p)	1.5	30	40	0.025
8	W1(p), W3(p)	1.5	30	40	0.025
9	W1(p), W3(p)	1.5	30	40	0.035
10	W1(p)	1.5	30	40	0.035
11	W1(p)	1.5	30	40	0.015
12	W1(p), W2(p)	1.5	30	40	0.015
13	W1(p), W3(p)	1.5	30	40	0.017
14	W1(p)	1.5	30	40	0.015
15	W1(p), W2(p)	1.5	30	40	0.015