xз |
z |
k |
u1 |
|
u |
y |
W2(p) |
x |
xз |
z |
k |
u1 |
|
|
u |
y |
W2(p) |
x |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
W1(p) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W1(p) |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
kосp |
|
|
|
|
|
|
|u1| |
|
|
|
|
u2 |
kосp |
|
|
|
|
|
|
|
u2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
× |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
Рис. 3.2. Структурная схема системы управления: а – с линейной обратной связью; б – с нелинейным корректирующим устройством
Схема 3. Коррекция нелинейных характеристик линейным корректирующим устройством. Эффективным способом уменьшения влияния нелинейных элементов является применение местных обратных связей, охватывающих те или иные нелинейные элементы. Можно подобрать параметры обратной стабилизирующей связи так, что характеристики системы не будут зависеть от свойств нелинейного элемента и амплитуды действующих на систему сигналов. Данный способ достаточно экономичен, эффективен и широко применяется на практике. Структурная схема такой системы приведена на рис. 3.3.
xз |
z |
(z) |
u |
Wл(p) |
|
x |
xз z |
|
(z) |
u |
Wл(p) |
x |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
kос |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
Рис. 3.3. Структурная схема нелинейной системы управления: а – без коррекции; б – с местной обратной связью
3.2. Порядок выполнения работы
1.Создать новую модель в Matlab Simulink: New Simulink Model
2.Во вкладке Configuration Parameters/Solver задать следующие настройки расчета переходных процессов: type – fixed step; step size – 1e–4.
3.Собрать три пары расчетных схем, соответствующих структурным схемам, приведенным на рис. 3.1, 3.2 и 3.3, согласно варианту из таблицы вариантов.
4.Для первого варианта схемы коррекции линейной системы нелинейным корректирующим устройством (см. рис. 3.1) провести следующие ис-
11
следования. Изменяя коэффициент усиления пропорционального регулятора k в исходной системе получить различные варианты переходного процесса: от монотонного до колебательного. При этом исследовать время регулирования. Затем провести аналогичные исследования в скорректированной системе. Добиться монотонного процесса с максимальным быстродействием.
5.Для второго варианта схемы коррекции линейной системы нелинейным корректирующим устройством (см. рис. 3.2) провести следующие исследования. Подбирая коэффициенты прямой и обратной связи, требуется получить монотонный процесс с максимальным быстродействием.
6.Для схемы коррекции нелинейных характеристик линейным корректирующим устройством (см. рис. 3.3) сделать следующие исследования. Построить переходную характеристику исходной системы с нелинейным звеном с насыщением. В ходе работы требуется исследовать влияние местной ОС путем изменения коэффициента ОС.
7.Представить результаты исследований в виде графиков переходных процессов для каждой из исследуемых схем.
Таблица
Вари- |
|
|
Вид нелинейной коррекции |
|
|
|
|||||
схема 1 и схема 3 |
|
|
схема 2 |
|
|
||||||
ант |
|
|
|
|
|||||||
W (p)=1/(a |
p2+a |
p) |
W (p)=1/(a |
p2+1) |
W (p)=1/(a |
p+1) |
|||||
|
|||||||||||
|
л |
1 |
2 |
|
л |
3 |
|
л |
4 |
|
|
1 |
a1=1.00 |
|
a2=0.20 |
|
a3=1.00 |
|
a4=10.0 |
||||
2 |
a1=1.44 |
|
a2=0.48 |
|
a3=1.44 |
|
a4=11.0 |
||||
3 |
a1=1.69 |
|
a2=0.78 |
|
a3=1.69 |
|
a4=12.0 |
||||
4 |
a1=1.96 |
|
a2=1.12 |
|
a3=1.96 |
|
a4=13.0 |
||||
5 |
a1=2.25 |
|
a2=1.50 |
|
a3=2.25 |
|
a4=14.0 |
||||
6 |
a1=2.56 |
|
a2=1.60 |
|
a3=2.56 |
|
a4=15.0 |
||||
7 |
a1=2.89 |
|
a2=2.18 |
|
a3=2.89 |
|
a4=16.0 |
||||
8 |
a1=3.24 |
|
a2=1.08 |
|
a3=3.24 |
|
a4=17.0 |
||||
9 |
a1=3.61 |
|
a2=0.76 |
|
a3=3.61 |
|
a4=18.0 |
||||
10 |
a1=4.00 |
|
a2=0.40 |
|
a3=4.00 |
|
a4=19.0 |
||||
3.3. Содержание отчета
1.Титульный лист.
2.Цель работы.
3.Расчетные схемы согласно варианту, выполненные в Matlab Simulink.
4.Графики переходных характеристик по каждой схеме до и после коррекции.
5.Выводы по влиянию коррекции на динамические характеристики.
12