Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Лабораторная работа № 3

.doc
Скачиваний:
16
Добавлен:
01.05.2014
Размер:
82.94 Кб
Скачать

Министерство Образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический Университет «ЛЭТИ»

Кафедра АПУ

Предмет ОТУ

Лабораторная работа № 3

Исследование устойчивости линейных динамических систем управления

Выполнил: студенты группы №3341 факультета КТИ

Волков А.Н.

Юраш Е.Э.

Проверил:

Санкт-Петербург

2006 год.

Исследование устойчивости линейных динамических систем управления

Цель: исследование устойчивости СУ с использованием методов расчета устойчивости во временной и частотной областях.

Вводится система:

Где:

W1(s) = 25/(0.05s+1)

W2(s) = 4/s(0.25s+1)

W3(s) = 1/s

Тогда ПФ разомкнутой имеет вид:

Wр(s) = 100/(0.01s4+0,25s3+s2)

А ПФ замкнутой:

Wз(s) = 100/(100+s2+0.01s4+0.25s3)

Используем Метод Гурвица для проверки системы для определения К критического:

0.25 0 0 0

0.01 1 k 0 1 k

0 0.25 0 0 = 0.25k 0.25 0 = -0.0625k2

0 0.01 1 k

Можно заметить, что система имеет 2 порядок астатизма и в ЛЧХ фаза проходит через значение Пи 1 раз в области высоких частот, т.е. система является структурно неустойчивой.

Для продолжения исследования положим, что W2(s) = 4/(0.25s+1)

Тогда:

ПФ разомкнутой системы имеет вид:

Wр(s) = 100/(0.01s3+0,25s2+s1)

ПФ замкнутой системы имеет вид:

Wз(s) = 100/(100+s1+0.01s3+0.25s2)

Сама система является неустойчивой.

Используем Метод Гурвица для проверки системы для определения К критического:

0.25 k 0

0.01 1 0 = 0.25k – 0.01k2

0 0.25 k

Ккр = 25

Переходный процесс:

Исследование корней и переходных процессов для:

  1. K = 1.1Kкр

Корневая плоскость Переходный процесс

Как видно, 2 корня «вылезли» в правую полуплоскость => система стала неустойчивой и на переходном процессе мы видим расходящийся колебательный процесс.

  1. K = 0.7 Kкр

Корневая плоскость Переходный процесс

Как видно, 2 комплексных корня «сошли» с мнимой оси влево. Система стала устойчивой и на переходном процессе у нас сходящийся колебательный процесс.

  1. K = 0.5 Kкр

Корневая плоскость Переходный процесс

Как видно, 2 комплексных корня сдвинулись еще левее. Система осталась устойчивой и на переходном процессе у нас затухающий колебательный процесс.

Для K = 0.8 Kкр

Корневая плоскость Переходный процесс

Изменим любою постоянную времени для вывода системы из состояния устойчивости:

Например:

W1(s) = 5/(0.1s+1)

Корневая плоскость Переходный процесс

Как видно, система вышла из состояния устойчивости.

Выводы и заключения:

Система является устойчивой, когда все корни ПФ лежат в левой полуплоскости, если хотя бы 1 корень находится в правой полуплоскости, то система неустойчива.

Изменяя коэффициент передачи можно «двигать» корни и из неустойчивой системы получить устойчивую, при этом можно получить разные показатели качества и существует возможность с помощью коэффициента передачи удовлетворить требования к переходному процессу.(время регулирования и перерегулирование).

Изменяя постоянные времени можно вывести систему из состояния устойчивости и наоборот ввести.

Однако если система является структурно неустойчивой, то изменение постоянных времени и коэффициента передачи не сможет ввести систему в состояние устойчивости – необходимо структурное изменение системы.