2.3. Моделирование в среде Simulink

Для моделирования в среде Simulink необходимо выполнить следующие действия:

1. Создать новый файл с помощью команды File/New/Model. Вид окна модели представлен на рис 2.13. Имя модели untitled, меню модели содержит общепринятые опции, за исключением Simulation (моделирование), которое предназначено для задания настроек управления процессом моделирования. Меню Simulation содержит следующие основные опции: Start (запуск модели на исполнение); Stop (завершить моделирование); Simulation parameters (параметры моделирования).

Рис. 2.13. Окно модели

2. «Перетащить» требуемые блоки из соответствующего раздела библиотеки Simulink. При необходимости изменить размеры блоков. Для этого необходимо выделить блок, установить курсор на один из маркеров по углам блока и при нажатой левой клавише мыши растянуть блок. Размер блока Transfer Fcn необходимо увеличить таким образом, чтобы можно было прочитать формулу передаточной функции.

3. Изменить параметры блоков, установленные по умолчанию в соответствии с подразд. 3.2.

4. Выполнить соединение блоков. Для этого указать курсором на выход блока, нажать и, не отпуская левую клавишу мыши, провести линию ко входу другого блока. Отпустить клавишу. При правильном соединении линия будет сплошной. В противном случае получим красную пунктирную линию, которую необходимо выделить и удалить.

5. Выполнить моделирование. Запуск моделирования может быть выполнен при помощи опции Start в меню Simulation или с использованием кнопки на панели инструментов окна модели.

6. Результаты моделирования представлены в окне просмотра сигналов блока Scope.

7. После выполнения работы необходимо сохранить модель в файле, закрыть окна модели, обозревателя библиотеки и системы MATLAB.

3. Методика выполнения лабораторных работ

3.1. Исследование характеристик сар

Цель работы

1. Получить навыки структурных преобразований САР.

2. Исследовать характеристики САР.

Задание

1. Привести структурную схему САР к стандартному виду.

2. Получить временные и частотные характеристики САР.

3. Оценить запас устойчивости и показатель колебательности замкнутой САР.

Содержание отчета

1. Тема, цель и задание на работу (в соответствии с вариантом).

2. Модель замкнутой системы автоматического регулирования.

3. Расчетный материал.

4. Графики результатов исследований.

5. Выводы по работе.

Варианты заданий

Разомкнутая САР представляет собой последовательное соединение трех звеньев:

, (3.1)

где , , − коэффициенты передаточных функций; ,2,3 − номера звеньев.

Варианты параметров объектов представлены в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Параметр		Группа 1-1	Группа 1-2	Группа 2-1	Группа 2-2
		1,2+0,02j 1,4+0,01j 1,5+0,01j	1,4+0,02j 1,3+0,01j 1,45+0,01j	1,1+ 0,02j 1,34+0,01j 1,35+0,01j	1,4+0,02j 1,2+0,01j 1,5+0,01j
	0 0 0,8+0,05j		0 0 0,7+0,05j	0 0 0,85+0,05j	0 0 0,9+0,05j
		0,1+0,02j 0,2+0,01j 1,6+0,02j	0,1+0,01j 0,2+0,02j 1,6+0,01j	0,12+0,01j 0,15+0,01j 1,4+0,05j	0,1+0,01j 0,2+0,01j 1,6+0,03j

В табл. 3.1 номер рабочего места обозначен буквой j.

Последовательность выполнения работы:

1. Получить передаточную функцию разомкнутой и замкнутой САР, используя операторы MATLAB в соответствии с примером, представленным на рис. 3.1 (вариант для группы 1-1 при j=0).

Рис. 3.1. Передаточные функции разомкнутой и замкнутой САР

В приведенном примере tf – оператор, формирующий передаточную функцию; feedback – оператор, формирующий передаточную функцию замкнутой системы по передаточным функциям разомкнутой системы и обратной связи.

2. Сформировать модель САР, представленную на рис. 3.2, используя систему SIMULINK, задать требуемые параметры блоков модели.

Опции для установки входа и выхода: выделить линию связи (нажать левую клавишу мыши) – нажать на правую клавишу мыши – опции Linearization points/Input (Output) Point. Для версии MATLAB 6.5 – выполнить опцию Linear Analysis в меню Tools и использовать блоки открывшегося окна.

Рис. 3.2. Модель замкнутой системы автоматического регулирования

3. Получить графики переходных процессов для САР (разомкнутой и замкнутой), используя инструментальное средство LTI-Viewer: меню Tools, опции Control Design/Linear Analyses/step response plot/Linearize Model. Для версии MATLAB 6.5 – инициировать опцию Get Linearized Model в меню Simulink. Сравнить полученные результаты.

Для переходного процесса замкнутой САР определить: установившееся значение выходной величины и статическую ошибку .

4. Получить характеристики САР: весовую функцию (impulse response), АФЧХ (Nyquist plot), АЧХ (Bode magnitude plot), корни передаточной функции (pole zero map), логарифмические характеристики (Bode response plot). Опции: выбрать соответствующую характеристику в окне Control and Estimation Tools Manager/Linearize Model. Для версии MATLAB 6.5 – выполнить опцию Plot Configuration в меню Edit.

Оценить:

• запас устойчивости замкнутой САР, используя корни передаточной функции;

• показатель колебательности замкнутой САР, используя АЧХ (настройка: меню Edit, опции Viewer Preferences…).