росжелдор

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ростовский государственный университет путей сообщения»

(ФГБОУ ВПО РГУПС)

П.А. Коропец

Кафедра «Электрический подвижной состав»

ТЕОРИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Краткое учебно-методическое пособие

к лабораторным работам

Ростов-на-Дону

2014

УДК 681.5(07) + 06

Коропец, П.А.

Теория автоматического управления : учебно-методическое пособие к лабораторным работам (краткий курс) / П.А. Коропец; Рост. гос. ун-т путей сообщения. – Ростов н/Д, 2014. – 25 с. : ил. – Библиогр. : 9 назв.

В учебно-методическом пособии приводятся теоретические сведения из основных разделов «Теории систем автоматического управления», методические указания к выполнению лабораторных работ. В работе подробно рассматривается методика использования ПК МВТУ (Программный Комплекс «Моделирование в технических устройствах»).

Учебно-методическое пособие предназначено для проведения лабораторных занятий, а также самостоятельной работы студентов специальностей «Электрический подвижной состав» электромеханического факультета.

В данном учебно-методическом пособии использованы материалы сайта http://mvtu.power.bmstu.ru/.

Автор пособия: Коропец Петр Алексеевич, канд. техн. наук, доцент кафедры «Электрический подвижной состав» РГУПС, г. Ростов-на-Дону.

Рецензент д-р техн. наук, проф. А.Д. Петрушин (РГУПС)

© Ростовский государственный университет

путей сообщения, 2014

Содержание

Введение …………………………………………………………………………….4

Лабораторная работа 1. Ознакомление с ПК МВТУ………………………….…. 5

Лабораторная работа 2. Моделирование САР с использованием ПК МВТУ…. 13

Лабораторная работа 3. Типовые блоки САУ…………………………………... 26

Лабораторная работа 4. Простейшая одноконтурная система управления…... 36

Лабораторная работа 5. Критерии устойчивости линейных САУ………...….... 44

Лабораторная работа 6. Оптимизация параметров линейной САР………...….. 55

Лабораторная работа 7. Устойчивость нелинейной САУ…………...…………. 69

Лабораторная работа 8. Моделирование САУ с терморегулятором…………... 82

Библиографический список………………………………………….…………… 86

Введение

Представленные в данном учебно-методическом пособии лабораторные работы составлены в соответствии с ГОСом по специальности «Электрический транспорт железных дорог».

Учебный курс дисциплины «Теория автоматического управления» (ТАУ) в РГУПС предполагает выполнение 8-и лабораторных работ, реализованных с помощью программного комплекса «Моделирование в технических устройствах» (ПК «МВТУ»), созданного в МГТУ им. Н.Э. Баумана на кафедре «Ядерные реакторы и установки». Руководитель группы разработчиков – О.С. Козлов.

К настоящему времени за рубежом разработан ряд программно-инструментальных средств для моделирования и анализа на ЭВМ динамических систем, в основе которых лежит метод структурного моделирования. Большинство из них представляет собой универсальные программные комплексы (ПК) с библиотеками типовых модулей общетехнического профиля. Наиболее известные из них – SIMULINK, VisSim, MATRIXx , CTRL-C, EYSI-5.

ПК «МВТУ» по реализованным в нем новым методам анализа, по интерфейсу Пользователя и, особенно, по численным алгоритмам интегрирования жестких динамических систем дифференциальных уравнений является альтернативой вышеуказанным зарубежным программным средствам автоматизации динамических расчетов (АДР).

Средства АДР дают возможность Проектировщику сосредоточиться на решении основной задачи и не отвлекаться на разработку программ и алгоритмов. Поэтому основное внимание в данном методическом пособии сосредоточено на развитии и закреплении навыков моделирования САУ в среде ПК «МВТУ».

В начале каждой лабораторной работы, ориентированной на специализированные вопросы ТАУ, приводятся краткие теоретические сведения по теме работы.

Все лабораторные работы имеют контрольные вопросы для закрепления знаний по соответствующей тематике.

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

- тему работы;

- задание;

- структурную схему модели САУ или виртуального стенда;

- параметры модели САУ или виртуального стенда;

- результаты расчетов (графики);

- краткие выводы о полученных результатах;

- ответы на контрольные вопросы.

Лабораторная работа 1

Тема: Ознакомление с ПК «МВТУ»

Цель работы: знакомство с принципами построения моделей, с интерфейсом ПК «МВТУ» и приобретение элементарных навыков работы с ним.

Задачи работы:

- ознакомление с основной панелью программы;

- изучение основных элементов, позволяющих создавать модель и управлять ею;

- создание и исследование простейшей виртуальной модели.