Основы автоматики и системы автоматического управления.-1

110

масштабного усилителя, соответственно, вычислим номиналы резисторов во входных цепях операционных усилителей:

Заметим, что использованная схема набора задачи предполагает инверсию выходного сигнала САУ (количество операционных усилителей в цепи прямой передачи нечетное). В связи с этим для верного представления выходных сигналов x(t) и F(x, x ) во временной области в строках ввода Y Expression диалогового окна Transient Analysis Limits необходимо поставить знак минус перед выражением.

Внимание! Опция Operating Point (Расчет положения рабочей точки) в диалоговом окне Transient Analysis Limits должна быть обязательно выключена при моделировании схемы на рисунке 3.14.

Результаты исследования в системе MicroCAP на основе моделирующей установки представлены на рисунке 3.15 и в таблице 3.2.

а– внешнее возмущение; б – нулевая производная;

в– нелинейная функция люфта

Рисунок 3.15 - Эпюры сигналов во временной области (вверху) и передаточная характеристика нелинейного звена с люфтом

Качественное и количественное сравнение выходных сигналов x(t) нелинейной САУ, рассчитанных тремя способами, позволяет сделать вывод об адекватности проведенного исследования.

112

3.5 Лабораторное задание

Перед началом выполнения лабораторного задания следует убедиться в том, что библиотека математических моделей операционных усилителей подключена (см. прием №8 раздела «Типовые приемы работы в MicroCAP …»).

Повторить методический пример, приведенный выше, по исходным данным Вашего варианта. При выполнении лабораторного задания следует обратить внимание на некоторые особенности:

-корректировку нелинейной функции на I этапе проводить не требуется, т.к. варианты задания не содержат нелинейность типа люфт;

-для упрощения синтеза моделирующей установки в таблице с вариантами задания дана соответствующая схемы набора задачи;

-при анализе схемы электрической принципиальной во временной области в диалоговом окне Transient Analysis Limits опция Operating Point

должна быть выключена;

-поскольку все схемы набора задач, необходимые для построения моделирующей установки, имеют нечетное количество операционных усилителей в цепи прямой передачи, то сигнал на выходе будет инвертирован. Для того, чтобы наблюдать неинвертированный сигнал на выходе всей установки

ина выходе нелинейного блока, следует в строке ввода Y Expression диало-

гового окна Transient Analysis Limits указать V(…), где вместо многоточия наименование интересующей контрольной точки;

- целесообразно фрагмент моделирующей установки, который представляет собой схему набора линейной части дифференциального уравнения, заимствовать из своего варианта задания лабораторной работы №1. При этом отпадает необходимость в повторном вычислении номиналов ЭРЭ указанного фрагмента.

Критерием правильности проведенного исследования на I, II, III этапах является совпадение выходного сигнала, как по форме, так и по величине. При этом допускается некоторое расхождение числовых величин порядка 5%.

113

3.6Контрольные вопросы

1.Что такое нелинейная система автоматического управления?

2.С какой целью в реальные системы автоматического управления вводят нелинейные звенья?

3.Что такое однозначные и неоднозначные нелинейные статические характеристики?

4.Каким образом определяется напряжение ограничения при моделировании звена с ограничением по модулю?

5.Каким образом определяется коэффициент передачи при моделировании звена с зоной нечувствительности?

6.С помощью какого элемента в модели люфта, выполненного по разомкнутой схеме, происходит запоминание выходной координаты при изменении направления движения?

7.Каким образом определяется наклон петли гистерезиса в модели люфта, выполненной по разомкнутой схеме?

114

3.7 Варианты задания

Во всех вариантах задания одинаковыми являются следующие данные: - временной интервал для исследования выходного сигнала x(t) - t [0,

20c];

- напряжение питания операционных усилителей 15В; - для схемы набора линейной части дифференциального уравнения но-

миналы емкостей и резисторов в цепях обратной связи операционных усилителей CОС = 1 мкФ и RОС = 1 МОм, соответственно;

-нулевые начальные условия по производным всех порядков;

-масштабные коэффициенты Mt = Mx = My = 1;

- внешнее возмущение y(t) = sin( t + ); круговая частота = 1 Гц; начальная фаза = 0 .

Типовые схемы набора

Тип I

Номиналы резисторов R4 и R61 приведены в таблице 3.3

Коэффициент С имитируется напряжением пробоя стабилитронов VD1 и VD2 Коэффициент k имитируется соотношением R5/R71

116

В таблице 3.3 в столбце «Примечание» приведены сведения о типовой схеме построения моделирующей установки и номиналах резисторов.

117

Продолжение таблицы 3.2

118

Окончание таблицы 3.2