Министерство образования и науки Украины

Национальная Металлургическая Академия Украины

А.П. Егоров, В.Б. Зворыкин

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине

"Теория автоматичекого управления. Линейные системы"

Утверждено на заседании Ученого совета НМетАУ протокол № от г.

Днепропетровск, 2010

УДК 658.5.12.011.56 (07)

Учебное пособие. Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине "Теория автоматичекого управления. Линейные системы". По дисциплине: «Теория автоматического управления» для студентов направления 0925 - автоматизация и компьютерные технологии. / Сост.: А.П. Егоров, В.Б. Зворыкин, - Днепропетровск: НМетАУ, 2014, 20 с.

Приведены этапы выполнения лабораторных работ, последовательность действий по изучению линейных систем автоматического управления, путем моделирования динамических систем на ПЭВМ.

Приведены варианты задач для выполнения лабораторных работ, список рекомендованной литературы.

Издается в авторской редакции

Ответственный за выпуск	А.П. Егоров, канд. техн. наук, доц.
Рецензент	Куваев В.Н., доктор технических наук, главный научный сотрудник Национального горного университета.

Введение

В соответствии с учебной программой дисциплины «Теория автоматического управления» материал раздела «Линейные САУ» должен быть закреплен студентами в ходе лабораторных занятий. Практикум предполагает проведение компьютерных исследований линейных систем на динамических моделях в среде пакета MATLAB/Simulink.

Настоящие методические указания содержат программы выполнения шести лабораторных работ.

Перед проведением исследований на ПЭВМ студент должен уяснить суть выполняемой работы, проработать основные теоретические положения, связанные с её темой, выполнить необходимые расчеты, составить модели исследуемых САУ, подготовить таблицы и выполнить другие действия, предусмотренные инструкцией по проведению работы.

Отчет по работе должен содержать: цель работы, краткие теоретические сведения, результаты расчетов и исследований в виде таблиц и графиков с необходимыми комментариями, а также выводы.

При защите работы студент должен знать соответствующий теоретический материал, уметь дать физическую трактовку результатов исследований и обосновать выводы.

Лабораторная работа №1

Исследование апериодических звеньев первого порядка

Цель работы: Исследовать переходные функции и частотные характеристики апериодических звеньев первого порядка.

• В соответствии с вариантом задания (табл. 1) создать в пакете Matlab схему модели, которая состоит из трех апериодических звеньев первого порядка (рис. 1).

Р исунок 1 - Структурная схема для моделирования

• Для исследования временных и частотных характеристик системы воспользоваться средством анализа .

• Построить графики переходных функций звеньев первого порядка.

• Определить характеристики переходных функций: установившееся рассогласование , время регулирования , максимальное динамическое отклонение , перерегулирование , колебательность .

• Построить частотный годограф комплексного коэффициента усиления (АФХ).

• Построить ЛАЧХ и ЛФЧХ.

• По ЛАЧХ и ЛФЧХ определить динамические оценки звеньев: установившееся значение , показатель колебательности , резонансную частоту , полосу пропускания , частоту среза , запас устойчивости по амплитуде и по фазе .

• Результаты работы оформить в виде отчета.

Таблица 1

Варианты заданий

№	, с	, с				№	, с	, с
1.	2.0	3.0	4	5		12.	1.6	2.0	4	2
2.	0.1	0.8	1	2		13.	0.7	1.4	2	5
3.	0.2	0.7	2	4		14.	0.3	0.9	1	2
4.	1.0	0.5	1	3		15.	0.7	1.4	2	1
5.	2.0	0.1	3	4		16.	0.8	1.6	1	1.5
6.	0.8	3.0	2	5		17.	0.9	0.4	1	1.8
7.	0.1	0.5	8	10		18.	1.6	3.2	2	4
8.	2.0	3.0	4	5		19.	1.5	3.0	4	2
9.	1.0	3.0	8	3		20.	1.7	3.4	3.5	4
10.	1.5	4.0	1	2		21.	0.5	1.0	2	1
11.	2.0	3.0	4	5		22.	0.8	0.5	1	1.5

Содержание отчета:

1. Наименование и цель работы.

2. Структурная схема моделирования (рис. 1) с числовыми значениями коэффициентов.

3. Графики переходных функций.

4. Характеристики переходных функций.

5. АФХ, ЛАЧХ и ЛФЧХ для каждого звена.

6. Динамические оценки звеньев при гармонических воздействиях (на основании логарифмических характеристик).

7. Выводы.

Лабораторная работа №2

Исследование звеньев второго порядка

Цель работы: Исследовать переходные функции и частотные характеристики звеньев второго порядка.

Порядок выполнения работы:

• В соответствии с вариантом задания (табл. 2) определить в пакете MathCad корни трех характеристических уравнений, передаточных функций, приведенных на структурной схеме (рис. 2).

• Собрать в пакете Matlab структурную схему модели (рис. 2). Коэффициент передачи звеньев принять равным .

Р исунок 2 - Структурная схема модели звеньев второго порядка

• Для исследования временных и частотных характеристик системы воспользоваться средством анализа .

• Построить графики переходных процессов звеньев второго порядка.

• Определить характеристики переходных функций: установившееся рассогласование , время регулирования , максимальное динамическое отклонение , перерегулирование , колебательность .

• Охарактеризовать связь корней характеристического уравнения с видом переходных процессов.

• Построить частотный годограф комплексного коэффициента усиления (АФХ).

• Построить ЛАЧХ и ЛФЧХ.

• По ЛАЧХ и ЛФЧХ определить динамические оценки звеньев: установившееся значение , показатель колебательности , резонансную частоту , полосу пропускания , частоту среза , запас устойчивости по амплитуде и по фазе .

• Результаты работы оформить в виде отчета.

Таблица 2