Содержание отчета
Отчет о лабораторной работе должен содержать:
1. Расчет передаточной функции объекта регулирования по задающему воздействию.
2. Расчет последовательного корректирующего звена по п. 2 и 4 задания.
3. Модель в MatLabSimulink и графики переходных и частотных характеристик по п. 1, 4 и 6 задания.
Графики переходных процессов должны отображать:
- переходные процессы при скачкообразном изменении задающего сигнала при граничных значениях возмущающего сигнала. Величина скачка соответствует максимальному и минимальному значениям задающего сигнала;
- переходные процессы при скачкообразном изменении возмущающего сигнала при граничных значениях выходного сигнала. Величина скачка соответствует максимальному и минимальному значениям возмущающего сигнала.
4. Определение типовых показателей качества переходных процессов по п. 4 и 6 задания.
5. Выводы об адекватности полученных результатов.
Контрольные вопросы
1. Дайте определение типовым показателям качества регулирования в системах автоматического регулирования.
2. Перечислите типовые соединения динамических звеньев. Приведите примеры их преобразования.
3. В чем назначение последовательных корректирующих звеньев?
Как определяют параметры последовательных корректирующих звеньев?
Каковы параметры системы при настройке на технический оптимум и симметричный оптимумы? Как выглядят переходные и частотные характеристики системы, каковы при этом показатели качества регулирования?
Лабораторная работа № 5 исследование фазовых портретов линейных систем автоматического управления
Цель лабораторной работы - изучение возможностей исследования систем автоматического управления на основе фазового портрета этой системы, полученного моделированием на ЭВМ с помощью приложения Simulink системы компьютерной математики MatLab.
Задачейработыявляетсяприобретениенавыков моделирования и исследования линейных систем автоматического управления с помощью Simulink системы MatLab.
Продолжительность работы – 2 часа.
Для замкнутых систем автоматического управления (2-3варианта) с передаточными функциями разомкнутой части
построить фазовые портреты и дать заключение о качестве регулирования. Коэффициент усиления K и время T задаются преподавателем.
Порядок выполнения работы
1. Определить передаточную функцию замкнутой системы.
2. Найти корни характеристического уравнения замкнутой системы и дать заключение о принадлежности переходных процессов к колебательным или к экспоненциальным зависимостям.
3. Если процессы колебательные, определить для них частоту собственных колебаний и величину демпфирования.
4. Если процессы апериодические определить для них постоянные времени.
5. Запустить программу компьютерной математики MatLab и встроенный в нее модуль Simulink, задать новую модель и набрать в появившемсяокне структурную схему для построения переходных процессов и фазовых траекторий по рис. 5.1.
Рис. 5.1.Модельавтоматическойсистемыдляпостроенияпереходныхпроцессовифазовыхтраекторий
6. Рассчитать шаг и время переходного процесса для колебательной системы, исходя из периода собственных колебаний (шаг меньше периода в 20-50 раз) и величины демпфирования (время моделирования ориентировочно в пять раз больше этой величины). Если вещественная часть корней характеристического уравнения положительная, то ограничиться при моделировании пятью периодами.
7. Рассчитать длительность переходного процесса для апериодической системы, ограничившись пятью большими постоянными времени, при этом шаг интегрирования должен быть в 10-20 раз меньше малой постоянной.
8. Задать в окне команд MatLab значения коэффициента усиления K и постоянной времени T.
9. Задать начальное отклонение от точки равновесия в интегрирующем звене.
10. Задать параметры вывода фазовой траектории в блоке XY_Graf, равными по оси X начальному отклонению, а по оси Y произведению этого отклонения на угловую частоту собственных колебаний.
11. Задать в установках конфигурации меню Simulation рассчитанные значения длительности процесса и максимального шага интегрирования, затем запустить процесс моделирования.
12. Построить график переходного процесса в заданной системе, задав в командном окне оператор «plot(t,x)», а затем «grid on» для включения сетки.
13. Построить фазовую траекторию системы в виде графика, задав в командном окне оператор «plot(x,y)»
14. Задать в командном окне оператор «grid on», который включит на графике сетку и оператор «hold on», который заморозит график в соответствующем окне.
15. Задать в звене интегрирования новое начальное значение и повторить процесс моделирования.
16. Добавить на график новую фазовую траекторию с помощью операторов «plot(x,y)» и «grid on».
17. Повторяя несколько раз построение фазовых траекторий получить в целом фазовый портрет заданной системы.
18. Проанализировать полученные результаты моделирования, дав заключение об устойчивости автоматической системы, виде ее фазового портрета и его особых точках.