3.4.Переходные характеристики колебательного звена
В меню выбора типа звена выберите пункт "2.Колебательное звено" и
в от-
вет на запрос программы введите коэффициент усиления звена k и его
постоянные
времени T1 и T2. В результате программа построит переходную
характеристику
звена.
Постройте переходные характеристики при следующих параметрах
звена:
-------------------------------------------------
| k | 10 | 10 | 10 | 10 | 15 | 15 |
-------------------------------------------------
| T1 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,5 | 0,2 |
-------------------------------------------------
| T2 | 0,2 | 0,1 | 0,05 | 1,0 | 0,5 | 0,2 |
-------------------------------------------------
Для каждого графика оцените следующие характеристики:
-характер переходного процесса;
-установившееся значение выходного сигнала звена и его связь с
коэффици-
ентом усиления звена;
-длительность переходного процесса и ее связь с постоянными
времени ко-
лебательного звена;
-наличие и величину перерегулирования
ymax - yуст
s = ------------ * 100% ;
yуст
-число колебаний до затухания процесса;
-коэффициент демпфирования звена.
По результатам исследования оцените влияние параметров
колебательного
звена на вид и характеристики переходного процесса в звене. Обратите
внимание
на связь между коэффициентом демпфирования звена и его переходной
характерис-
тикой.
Если переходный процесс в колебательном звене получен
экспериментально,
то по полученному графику можно определить параметры
колебательного звена.
Коэффициент усиления звена
k = yуст/xвх ,
где xвх -входной сигнал звена, для единичной ступенчатой функции xвх =
1.
Определив по графику период колебаний T, можно найти частоту
колебаний
w = 6.283/T .
Затем измеряем амплитуды двух соседних экстремумов графика
(например, первого
и второго) a1 и a2. Амплитуды измеряются относительно
установившегося значе-
ния выходного сигнала звена yуст. По этим амплитудам находим
декремент зату-
хания
1 a1
a = --- ln(----) .
T a2
По величинам a и w вычисляются постоянные времени колебательного
звена
1 2a
(T1)^2 = ----------- и T2 = ------------ .
a^2 + w^2 a^2 + w^2
Проверьте точность такого определения параметров звена на двух
любых
расчетных графиках переходных характеристик.
Переходные характеристики интегрирующего звена
Помимо подробно рассмотренных выше инерционного и колебательного звеньев в линейных системах автоматического управления используются и другие типы звеньев (усилительное, интегрирующее, идеальное дифференцирующее и реальное дифференцирующее звенья). Наибольший интерес с точки зрения динамики представляют интегрирующее и реальное дифференцирующее звенья.
Переходные процессыв этих звеньях изучаются без рассмотрения их частотных характеристик.
В меню выбора типа звена выберите пункт "3.Интегрирующее звено".
Для ин-
тегрирующего звена необходимо ввести коэффициент усиления k и
постоянную вре-
мени T.
Постройте переходные характеристики интегрирующего звена при
параметрах:
------------------------------------------
| k | 10 | 10 | 10 | 10 | 15 |
------------------------------------------
| T | 0,5 | 1 | 2 | 3 | 2 |
------------------------------------------
Для каждого графика определите время, за которое выходной сигнал
звена
достигает уровня, равного коэффициенту усиления звена. Как это время
связано
с постоянной времени интегрирующего звена.
По результатам исследований ответьте на следующие вопросы:
-почему интегрирующее звено называют астатическим звеном;
-в чем основное отличие переходного процесса в интегрирующем
звене от
переходных процессов инерционного и колебательного звеньев,
являющихся стати-
ческими звеньями;
-как влияют параметры интегрирующего звена на переходный процесс
в зве-
не.
ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТОВ
По каждой лабораторной работе каждым студентом оформляется отчет,
кото-
рый должен отвечать требованиям стандарта на оформление учебной
документации
студентов. В отчет следует включать:
-перечисление выполненных исследований;
-структурные схемы;
-расчетные выражения для передаточных функций и
дифференциальных уравне-
ний;
-таблицы исходных параметров для объектов исследования и
параметров час-
тотных характеристик и переходных процессов, полученных в результате
исследо-
вания;
-описание полученных результатов и их интерпретацию с ответами
на пос-
тавленные вопросы;
-выводы по результатам выполнения лабораторной работы.