Лабораторная работа № 2

«ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ДИНАМИЧЕСКИХ ЗВЕНЬЕВ ПО ИХ ВРЕМЕННЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ С применением MATLAB»

Применение программы MatLab 6.5/ Simulink для исследования систем автоматического управления

При исследовании программного пакета MatLAB 6.5 / Simulink была выявлена легкость при эксплуатации как для опытных разработчиков, так и для студентов. Большая элементная база, готовые блоки, такие как передаточная функция, интеграторы, сумматоры и т.д., огромная библиотека функций для исследования систем и контрольно – измерительные приборы подходят для моделирования различных систем автоматического управления с разнообразными входными параметрами и получения переходных, амплитудно – и фазочастотных характеристик. При этом моделирование устройств автоматики происходит с сохранением наглядности, простоты аналоговых моделирующих устройств. Это означает, что пакет MatLAB 6.5 / Simulink отлично подходит для использования в лабораторных работах, разработанных в дипломном проекте.

2.1. Компоненты библиотеки Simulink, необходимые для исследования систем автоматического управления

Для разработки лабораторных работ нам необходимы 4 группы компонентов:

1. sources – источники сигналов;

2. sinks – приемники сигналов;

3. continuous - блоки непрерывных моделей;

4. math operations – блоки математических операций.

Рассмотрим по отдельности каждую группу и входящие в нее компоненты.

1. Sources – источники сигналов

В данной группе рассмотрено 3 источника сигналов :

• источник синусоидального сигнала sine wave;

• генератор ступенчатого сигнала step;

• генератор белого шума band-limited white noise

Источник синусоидального сигнала Sine Wave

Пиктограмма источника синусоидального сигнала приведена на рис.2.1.

Рис.2.1. Пиктограмма источника синусоидального сигнала.

Назначение: Формирует синусоидальный сигнал с заданной частотой, амплитудой, фазой и смещением.

Для формирования выходного сигнала блоком могут использоваться два алгоритма. Вид алгоритма определяется параметром Sine Type (способ формирования сигнала):

• time-based – по текущему времени для непрерывных систем;

• sample-based – по величине шага модельного времени для дискретных систем.

Задание параметров источника синусоидального сигнала осуществляется в окне задания параметров (рис.2.2), вид которого меняется в зависимости от выбранного способа формирования синусоидального сигнала.

Рис.2.2. Окно задания параметров.

Применение блока с разными значениями такта дискретности времени (Sample time=0 для блока Sine Wave1 и Sample time=0.1 для блока Sine Wave2). Для отображения графиков выходных сигналов в модели использован осциллограф (Scope) (рис.2.3).

Рис.2.3. Работа блоков Sine Wave с осциллографом.

Генератор ступенчатого сигнала Step

Пиктограмма генератора ступенчатого сигнала приведена на рис.2.4.

Рис.2.4. Пиктограмма генератора ступенчатого сигнала.

Назначение генератора: формирует ступенчатый сигнал.

Параметры генератора задаются в окне задания параметров (рис.2.5):

• step time - время наступления перепада сигнала (с).

• initial value - начальное значение сигнала.

• final value - конечное значение сигнала.

Рис.2.5. Окно задания параметров генератора.

На рис.2.6 показано использование генератора ступенчатого сигнала.

Рис.2.6. Генератор ступенчатого сигнала.

Генератор белого шума Band-Limited White Noise

Пиктограмма генератора белого шума Band-Limited White Noise приведена на рис.2.7.

Рис.2.7. Пиктограмма генератора белого шума.

Назначение: создает сигнал заданной мощности, равномерно распределенной по частоте.

Параметры генератора задаются в окне задания параметров (рис.2.8):

• noise power – мощность шума.

• sample time – модельное время.

• seed - число, необходимое для инициализации генератора случайных чисел.

Рис.2.8. Окно задания параметров.

Осциллограмма генератора белого шума Band-Limited White Noise приведена на рис.2.9.

Рис.2.9. Осциллограмма генератора белого шума.