3. Расчёт временных характеристик исследуемых звеньев

1. Исследование временных характеристик динамических звеньев по методу структурного моделирования

Для структурного моделирования используем систему MATLAB, основные методы работы с которой были рассмотрены ранее. Открывается программа MATLAB. В основном окне программы запускается библиотека Simulink. Создаётся новая модель. При создании моделей динамических звеньев используются следующие блоки Simulink.

1. Генератор ступенчатого сигнала Step из раздела Sources - источники сигналов (см. Л.р. №1).

Назначение: формирует ступенчатый сигнал.

2. Блок передаточной функции Transfer Fcn из раздела Continuous – аналоговые блоки(см. Л.р. №1).

Назначение: блок передаточной характеристики Transfer Fcn задает передаточную функцию в виде отношения полиномов:

Рис. 3.1 Блок, моделирующий генератор ступенчатого

сигнала, и окно редактирования параметров блока

Рис.3.2 Блок мультиплексора и окно

редактирования параметров блока

Рис. 3.3 Блок, моделирующий передаточную функцию и окно

редактирования параметров блока

3. Осциллограф Scope из раздела Sinks - приемники сигналов(см. Л.р. №1).

Назначение: строит графики исследуемых сигналов в функции времени. Позволяет наблюдать за изменениями сигналов в процессе моделирования.

4. Мультиплексор (смеситель) Mux из раздела Signal Routing (см. Л.р. №2).

Назначение: объединяет входные сигналы в вектор.

5. Генератор сигнала Signal Builder – из раздела Sources – источники сигналов(см. Л.р. №2).

Назначение: формирует один из трёх видов сигналов.

Указанный сигнал, например, используется при расчёте на ПК импульсных переходных(весовых) функций динамических звеньев.

6. Переходные функции

Для моделирования переходных функций используются три типа блоков. Первый – Step этот блок формирует единичный импульс. Второй – Transfer Fсn задаёт передаточную функцию звена. Третий – Scope осциллограф, выводящий график переходной функции. Если сигналов несколько, как при пропорционально-интегральном, то используется ещё блок - Mux.

2. Исследование временных характеристик интегрирующих звеньев

Переходные функции h(t) звеньев

Исследуются следующие интегрирующие звенья: идеальное интегрирующее, интегрирующее с замедлением и пропорционально-интегральное. Передаточные функции звеньев даны выше в п.1.2.

Предварительно в окне модели Simulink создаётся модель указанных звеньев представленная на рис. 3.3.

Рис. 3.4 Схема модели интегрирующих звеньев

При создании моделей звеньев в качестве примера использовались следующие параметры звеньев: k=1/T=50; T=0.02c; T₁=2T=0.04; T₂=T=0.02. Параметры блоков Step и Transfer Fcn всех исследуемых звеньев даны на рис. 3.5, 3.6, 3.7.

Рис.3.5 Параметры блоков Step и Transfer Fcn идеального

интегрирующего звена

Рис.3.6 График переходной функции и параметры блока

Transfer Fсn интегрирующего звена с замедлением

Рис.3.7 Параметры блока Transfer Fсn

пропорционально-интегрального звена

График переходной функции интегрирующих звеньев с принятыми параметрами показаны на рис. 3.8.

Рис. 3.8 Переходные функции интегрирующих звеньев:

1-пропорционально интегральное звено; 2-интегрирующее звено;

3-реально интегрирующее звено