- •Автоматика
- •Учебное электронное издание
- •Авторы:
- •Рецензенты:
- •Содержание
- •Введение
- •1. История развития автоматики
- •2. Принципы построения автоматических систем
- •2.1. Основные понятия и определения
- •2.2. Обобщенная схема системы автоматического управления
- •2.3. Фундаментальные принципы построения сау
- •Принцип разомкнутого управления
- •Принцип управления по возмущению (принцип компенсации).
- •Принцип управления по отклонению
- •Принцип комбинированного управления
- •2.4. Классификация систем автоматического регулирования Системы стабилизации
- •Программные системы
- •Следящие системы
- •3. Математические модели линейных сау
- •3.1. Дифференциальные уравнения сау
- •3.2. Динамические характеристики звеньев и сау
- •Временные характеристики линейных звеньев
- •Частотные характеристики звеньев
- •Позиционные звенья
- •Интегрирующие звенья
- •Дифференцирующие звенья
- •Звенья с запаздыванием
- •Практическое задание
- •Часть 1. Исследование временных характеристик звеньев
- •Часть 2. Исследование частотных характеристик звеньев
- •3.3. Структурные схемы сау
- •4. Анализ качества сар
- •4.1. Устойчивость систем автоматического регулирования Основные понятия об устойчивости
- •Критерий устойчивости Гурвица
- •Критерий устойчивости Михайлова.
- •Критерий устойчивости Найквиста
- •Влияние параметров системы на устойчивость
- •Определение области устойчивости методом d-разбиения
- •Практическое задание
- •Часть 1. Исследование влияния коэффициента передачи разомкнутого контура сар на устойчивость.
- •Часть 2. Исследование влияния постоянных времени звеньев caр иа устойчивость.
- •Часть 3. Исследование устойчивости сар с запаздыванием.
- •Часть 4. Исследование влияния порядка астатизма системы на устойчивость.
- •Часть 5. Исследование запасов устойчивости системы по критерию Найквиста с использованием логарифмических частотных характеристик.
- •4.2. Точность сар. Статическое и астатическое регулирование Ошибка в типовых режимах работы
- •Повышение точности сар
- •Практическое задание
- •Часть 1. Исследование статической сар.
- •Часть 2. Исследование астатической сар.
- •Часть 3. Исследование сар при повышении порядка астатизма.
- •4.3. Оценка качества регулирования Оценка качества по переходному процессу
- •Частотные критерии качества
- •Корневые критерии качества
- •Интегральные оценки качества
- •5. Коррекция динамических свойств и синтез систем управления
- •5.1. Регуляторы. Понятие о законах регулирования
- •5.2. Коррекция сар
- •6. Нелинейные сау
- •6.1. Типовые нелинейности
- •6.2. Методы исследования нелинейных сар.
- •7. Импульсные и цифровые сар
- •7.1. Модели импульсных сар
- •7.2. Анализ качества импульсных и цифровых сар
- •8. Адаптивные сар
- •9. Системы с нечеткой логикой (fuzzy logic)
- •Литература
Практическое задание
Часть 1. Исследование влияния коэффициента передачи разомкнутого контура сар на устойчивость.
1. Запустить на выполнение файл «Устойчивоcть.vsm».
2. Для звеньев системы задать значения постоянных времени и коэффициентов передачи. Запустить процесс моделирования и сделать вывод об устойчивости системы.
3. Подключить к осциллографу выход копии системы. Изменяя коэффициент передачи любого из элементов системы и запуская процесс моделирования, наблюдать изменения в переходном процессе. При необходимости можно увеличить время моделирования (меню Simulate – Simulation Properties – End).
4. Изменяя коэффициент передачи любого из элементов системы, получить на выходе системы незатухающие колебания, что свидетельствует о нахождении системы на границе устойчивости. Вычислить общий коэффициент передачи для этого случая и сравнить с расчетным значением (по критерию Гурвица).
5. Подключить к осциллографу выход второй копии системы. Изменяя коэффициент передачи любого из элементов системы, получить на выходе системы апериодический переходный процесс. Вычислить общий коэффициент передачи для этого случая и сравнить с расчетным значением (с помощью анализа передаточной функции замкнутой системы).
Часть 2. Исследование влияния постоянных времени звеньев caр иа устойчивость.
1. Запустить на выполнение файл «Устойчивоcть.vsm».
2. Для звеньев системы задать значения постоянных времени и коэффициентов передачи. Запустить процесс моделирования и сделать вывод об устойчивости системы.
3. Подключить к осциллографу выход копии системы. Изменяя постоянную времени любого из элементов системы и запуская процесс моделирования, наблюдать изменения в переходном процессе. При необходимости можно увеличить время моделирования (меню Simulate – Simulation Properties – End).
4. Изменяя постоянную времени любого из элементов системы, получить на выходе системы незатухающие колебания, что свидетельствует о нахождении системы на границе устойчивости. Сравнить значение постоянной времени с расчетным (по критерию Гурвица).
5. Подключить к осциллографу выход второй копии системы. Изменяя постоянную времени любого из элементов системы, получить на выходе системы апериодический переходный процесс. Сравнить значение постоянной времени с расчетным (с помощью анализа передаточной функции замкнутой системы).
Часть 3. Исследование устойчивости сар с запаздыванием.
1. Запустить на выполнение файл «Устойчивоcть.vsm».
2. Для звеньев системы задать значения постоянных времени и коэффициентов передачи. Запустить процесс моделирования и сделать вывод об устойчивости системы.
3. Подключить к осциллографу второй вариант системы, в котором добавлено звено с запаздыванием (timeDelay) с подключенным к его входу t генератором постоянной величины (const). По умолчанию значение сигнала на выходе генератора (время запаздывания) равно 1 с. Запустить процесс моделирования и сделать вывод об устойчивости системы.
4. Изменяя значение времени запаздывания, получить на выходе системы незатухающие колебания, что свидетельствует о нахождении системы на границе устойчивости. Сделать вывод о влиянии времени запаздывания на устойчивость.