8. Задание
В процессе выполнения лабораторной работы каждая бригада студентов должна собрать модель динамической системы и с помощью модели проанализировать систему.
В качестве объекта изучения выбрана система стабилизации ЛА со скоростным гироскопом (рис. 8.1). В составе системы присутствуют: ЛА как объект управления, представленный передаточной функцией LA; скоростной гироскоп, обеспечивающий обратную связь по угловой скорости ЛА, представленный коэффициентом усиления Rate Guro Gain и нелинейностью типа насыщение Rate Guro Saturation; регулятор в прямой цепи Controller и рулевой привод, представленный двумя нелинейными звеньями Driver Dead Zone и Driver Saturation (см. рис. 8.1).
При выполнении задания вы освоите основные приемы работы в среде Simulink, познакомитесь с основными блоками, используемыми при моделировании систем управления, и изучите приложение анализа динамических систем LTI Viewer:
Выполните следующую последовательность действий:
Запустите среду программирования MATLAB.
Запустите из MATLAB приложение Simulink;
Соберите из блоков модель системы стабилизации, представленную на рис. 8.1.
Рис. 8.1. Структурная схема системы стабилизации со скоростным гироскопом
Проведите настройку параметров блоков, как указано на рис. 8.2.
В окнах настройки параметров блоков задайте следующие значения:
- конечное значение
ступенчатого сигнала -
;
- зона нечувствительности
рулевого привода -
;
- уровень насыщения в
нелинейности рулевого привода -
;
- уровень насыщения в скоростном гироскопе - .
Числовые значения остальных параметров показаны на схеме и в окнах настройки блоков.
Рис. 8.2. Окна настройки параметров используемых блоков
Постройте переходный процесс в системе путем подачи на вход ступенчатой функции с помощью блока Step с указанным уровнем ступеньки. Просмотр результата проводится на осциллографе Scope. Время моделирования задайте самостоятельно в строке меню Simulation/Simulation_Parameters/Stop_Time с учетом получаемой продолжительности переходного процесса в системе (5-10 сек).
Зарисуйте полученный переходный процесс, оцените продолжительность (время) переходного процесса и сделайте вывод об устойчивости системы.
Подключите блок LTI Viewer к модели системы в точках входа и выхода, показанных на рис. 8.3, постройте и зарисуйте переходный процесс в замкнутой линейной системе, соответствующей рассматриваемой нелинейной системе. Сравните вид и продолжительность переходного процесса в нелинейной и линейной системах. Сделайте выводы.
Рис. 8.3. Подключение точек входа и выхода пакета LTI viewer
для расчета переходного процесса в линейной замкнутой системе
С помощью того же пакета LTI Viewer рассчитайте и постройте логарифмические частотные характеристики для разомкнутой линейной системы, соответствующей рассматриваемой системе, Для этого точки входа и выхода расставьте так, как показано на рис. 8.4. На основе анализа логарифмических частотных характеристик разомкнутой линейной системы сделайте вывод об устойчивости системы.
Рис. 8.4. Подключение точек входа и выхода пакета LTI viewer
для построения логарифмических частотных характеристик линейной разомкнутой системы