
- •Исследование систем автоматического управления
- •Оглавление
- •Глава 1. Изучение пакетов matlab и scilab
- •1.1. Краткие сведения о работе в среде MatLab
- •1.2. Работа в среде SciLab
- •Практическая работа
- •Задания на практическую работу
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2. Исследование временных характеристик типовых динамических звеньев
- •2.1. Передаточная функция сау
- •2.2. Типовые динамические звенья
- •2.3. Временные характеристики динамических звеньев
- •2.4. Использование MatLab для моделирования систем
- •На основе передаточных функций
- •Использование команд языка сценариев
- •Использование Simulink
- •2.5. Использование SciLab для моделирования систем
- •На основе передаточных функций
- •Использование script-языка
- •Рекомендации по моделированию дифференцирующего звена с замедлением и изодромного звена
- •Использование средств визуального моделирования
- •Практическая работа
- •Содержание отчета о работе
- •Варианты заданий
- •Контрольные вопросы
- •Глава3. Частотные характеристики типовых динамических звеньев
- •3.1. Виды частотных характеристик линейных систем
- •3.2. Построение частотных характеристик на основе
- •Передаточных функций
- •3.2. Построение частотных характеристик в среде MatLab
- •3.3. Построение частотных характеристик в среде SciLab
- •Практическая работа
- •Задание к практической работе
- •Содержание отчета о работе
- •Контрольные вопросы
- •Глава4. Структурные преобразования сау
- •4.1. Виды соединений сау
- •Последовательное соединение звеньев
- •Параллельное соединение звеньев
- •Встречно-параллельное соединение (с обратной связью)
- •4.2. Описание соединений звеньев в MatLab
- •4.3. Описание соединений звеньев в среде SciLab
- •Практическая работа
- •Задание к практической работе
- •Содержание отчёта
- •Варианты заданий для практической работы
- •Контрольные вопросы
- •5. Исследование основных структур сау
- •5.1. Разомкнутые системы автоматического управления
- •5.2. Системы автоматического управления по возмущению (системы компенсации)
- •5.3. Замкнутые системы автоматического управления
- •5.4. Астатическое управление
- •5.5. Комбинированные системы автоматического
- •Управления
- •5.6. Описание математической модели управляемого объекта
- •Практическая работа
- •Задание № 5
- •Варианты заданий
- •Требования по оформлению отчёта
- •Контрольные вопросы
- •Глава6. Исследование устойчивости сау
- •6.1. Устойчивость линейных сау
- •6.2. Алгебраический критерий устойчивости Гурвица
- •6.3. Алгебраический критерий устойчивости Рауса
- •6.4. Критерий устойчивости Михайлова
- •6.5. Критерий устойчивости Найквиста
- •6.6. Логарифмический критерий
- •Практическая работа
- •Содержание отчета
- •Варианты заданий
- •Контрольные вопросы
- •Глава7. Комплексное исследование сау
- •7.1. Представление сау в векторно-матричной
- •Форме (state space)
- •Практическая работа
- •Задание
- •Варианты заданий
- •Глава8. Исследование точности сау. Коррекция
- •Статических и динамических свойств сау
- •8.1. Точность сау
- •8.2. Коррекция статических свойств сау
- •8.3. Увеличение коэффициента усиления
- •Прямого канала системы
- •8.4. Введение интегрирующих звеньев в прямой
- •Канал системы
- •8.5. Охват объекта управления местной неединичной
- •Положительной обратной связью
- •8.6. Коррекция динамических свойств сау
- •8.7. Практическая работа
- •Содержание отчёта
- •Контрольные вопросы
- •Глава9. Вычисления в matlab/scilab
- •9.1. Создание m-файлов-сценариев в MatLab
- •9.2. Редактирование и отладка файлов-сценариев
- •9.3. Специальные константы SciLab
- •9.4. Элементы программирования на языке matlab/SciLab
- •9.5. Построение графиков
- •9.6. Изображение сетки в графической области
- •9.7. Вывод названий графика и осей
- •Глава10. Работа в среде simulink
- •10.1. Запуск Simulink
- •10.2. Обозреватель разделов библиотеки Simulink
- •10.3. Создание модели исследуемого объекта
- •10.4. Создание подсистем
- •10.5. Выполнение расчета
- •10.6. Отображение сигналов в окне осциллографа
- •10.7. Описание свойств основных блоков Simulink
- •Глава11. Работа в средеxcos
- •11.1. Основные возможности Xcos
- •11.2. Запуск Xcos
- •11.3. Создание модели системы
- •11.4. Настройка параметров моделирования
- •11.5. Создание суперблоков
- •11.6. Описание свойств основных блоков Xcos
- •Библиографический список
8.7. Практическая работа
Цель работы: приобретение навыков анализа и синтеза САУ. В процессе выполнения работы студент/курсант должен выполнить следующие пункты:
– определить характеристики исходной САУ;
– обеспечить точность (уменьшить статическую ошибку) САУ;
– выбрать значения параметров регулятора, обеспечивающих желаемые динамические свойства САУ;
– осуществить имитационное моделирование скорректированной САУ и рассчитать показатели качества системы.
Задание 1
Дана передаточная функция неизменяемой части системы вида
. (55)
Задающие воздействия, используемые в работе:
а) ступенчатое
б) линейно нарастающее.
Параметры передаточной функции и задающих воздействий определяются в соответствии с задаваемым преподавателем вариантом работы (табл. 21).
В процессе выполнения первой части работы необходимо:
– путем моделирования исходной САУ
(рис. 67) получить графики
– сравнить полученное экспериментально значение статической ошибки с теоретическим, рассчитанным согласно (43);
– применяя описанные в теоретической
части работы способы статической
коррекции, обеспечить требуемую
статическую ошибку
системы при отработке задающего
воздействия
– получить графики
и
в скорректированной системе для
ступенчатого и линейно нарастающего
задающего сигнала.
– сравнить время регулирования
и перерегулирование
в исходной и скорректированной системах
при
.
Задание 2
Передаточная функция неизменяемой части системы описывается передаточной функцией (55). Необходимо скорректировать систему введением интегрирующего звена в прямой канал (рис. 68), а также за счет охвата объекта управления местной неединичной положительной обратной связью (рис. 66).Передаточная функция интегрирующего звена, используемого в качестве регулятора имеет вид
Параметры регулятора и передаточной функции неизменяемой части системы необходимо выбрать из табл. 21. В качестве задающего воздействия использовать ступенчатый сигнал.
В процессе выполнения второй части работы необходимо:
– получить путем моделирования на ЭВМ
графики
,
в системе (рис. 68);
– определить время регулирования
и перерегулирование
,
а также запасы устойчивости в исходной
системе;
– применяя различные способы коррекции
динамических свойств САУ, найти
экспериментально (путем последовательного
перебора) значение
,
обеспечивающее в системе заданные
показатели качества (
,
)
и запасы устойчивости (при необходимости
увеличить коэффициент
);
– вывести выражения для передаточной функции разомкнутой и замкнутой системы при введении интегрирующего звена
– получить графики
,
,
а также ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой системы
в скорректированной САУ.
-
Рис. 67
Рис. 68
Таблица 21
№ варианта |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Параметры | ||||||||
a |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
4,0 |
K0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
T, c |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
ξ |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,8 |
0,7 |
0,9 |
0,5 |
0,4 |
|
0 |
0 |
0,05 |
0 |
0,10 |
0,07 |
0 |
0 |
tрег , c ≤ |
1,3 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
4,0 |
4,0 |
|
0 |
10 |
10 |
5 |
5 |
5 |
0 |
0 |