Отчет о работе

Отчет должен содержать:

1. Математическую модель исследуемой системы управления в виде структурной схемы со значениями параметров, соответствующими заданному варианту.

2. Распечатку машинной модели системы управления.

3. Логарифмические частотные характеристики некорректированной и корректированной разомкнутых систем.

4. Анализ влияния параметров последовательного корректирующего звена на характеристики системы управления (частоту среза, запасы устойчивости по фазе и амплитуде).

5. Выбранные значения параметров последовательного корректирующего устройства.

6. График переходного процесса при отработке входного единичного ступенчатого воздействия и диаграмму с расположением нулей и полюсов передаточной функции замкнутой системы управления.

Контрольные вопросы

1. Какие характеристики системы управления могут быть исследованы с помощью инструмента Simulink LTI-Viewer?

2. Расскажите, как с помощью инструмента Simulink LTI-Viewer построить частотные характеристики системы управления, графики переходных процессов на ступенчатое или импульсное входное воздействие, определить нули и полюсы передаточной функции системы управления.

3. Как влияют параметры последовательного корректирующего звена на характеристики системы управления?

4. Сколько вещественных и комплексно-сопряженных нулей и полюсов имеет система управления с выбранными Вами значениями параметров последовательного корректирующего устройства? Покажите их расположение на диаграмме нулей и полюсов.

Лабораторная работа № 4

Исследование системы косвенной

стабилизации

Цель работы: Разработка математической модели системы косвенной стабилизации, исследование точности и переходных процессов системы косвенной стабилизации на эвм. Теоретическая часть

Эффективность использования различных измерительных устройств (ИУ) на подвижном основании существенно зависит от качки основания и от применяющихся средств стабилизации. Под ИУ имеются в виду установленные на подвижном объекте устройства, с помощью которых измеряются различные параметры (углы, линейные скорости, ускорения, перемещения, характеристики физических полей и др.) в инерциальной, земной или другой системах координат. К ним могут быть отнесены пеленгационные устройства, чувствительные элементы систем навигации, управления и другие устройства. Для уменьшения или полного устранения влияния качки на использование ИУ применяют различные методы стабилизации.

Сущность косвенного метода стабилизации [7] состоит в преобразовании угловых координат, характеризующих заданное положение ИУ в земной системе координат, в соответствующие угловые координаты (параметры стабилизации), отнесенные к системе координат, связанной с объектом, и во введении их в наведение ИУ. Решение задачи преобразования координат осуществляется с помощью преобразователей координат (ПК), на вход которых вводятся углы качки объекта, измеряемые гироскопическими устройствами. В ПК вводятся также заданные угловые координаты направления на ориентир в земной системе координат (см. рис. 1). ПК преобразует их в угловые координаты, отнесенные к системе координат, связанной с объектом. Последние называют также полными углами вертикального Ф и горизонтального Q наведения. Полные углы наведения вводятся в приводы ВН и ГН, которые разворачивают ИУ в заданном направлении и удерживают его при качке и рыскании объекта.

Рис. 1. Блок-схема системы косвенной стабилизации ИУ

Рассмотрим уравнения системы косвенной стабилизации ИУ в вертикальной плоскости при наличии продольной качки. Пусть в качестве силовой части привода стабилизации используются двигатель постоянного тока независимого возбуждения и транзисторный усилитель мощности. При составлении уравнений движения системы стабилизации будем считать механическую передачу, соединяющую ИУ и исполнительный двигатель привода стабилизации, абсолютно жесткой и безлюфтовой. С учетом этого допущения уравнение моментов, действующих относительно оси стабилизации, будет иметь вид:

(1)

где J_иу – момент инерции ИУ;

J_д – момент инерции ротора исполнительного двигателя;

φ_иу – угол поворота ИУ относительно подвижного объекта;

φ_о – угол продольной качки объекта;

t – время;

i – передаточное число механической передачи (редуктора);

M_тр – момент сухого трения относительно оси стабилизации ИУ;

M_ну - момент неуравновешенности ИУ;

M_д – момент двигателя.

Момент двигателя M_д определяется по выражению:

(2)

где с_м – коэффициент момента;

i_я – ток якоря.

Уравнение напряжений для цепи якоря двигателя:

(3)

где U_я – напряжение на якоре двигателя;

R_я – сопротивление цепи якоря;

T_я – электромагнитная постоянная времени двигателя;

с_е – коэффициент противо-ЭДС.

Напряжение на якоре двигателя определяется по уравнениям:

(4)

где K_ум – коэффициент передачи усилителя мощности (УМ);

U_упр – напряжение управления на входе УМ;

U_п – напряжение источника питания.

Н

(5)

апряжение управления U_упр определяется по уравнению:

где W_кз – передаточная функция корректирующего звена;

ε – ошибка привода.

Ошибка ε определяется по выражению:

(6)

По уравнениям (1) – (6) составлена структурная схема системы стабилизации, приведенная на рис. 2.

Для повышения точности стабилизации ИУ при качке основания используется сигнал абсолютной скорости ИУ, измеряемый гироскопическим датчиком скорости. Структурная схема системы стабилизации с введением обратной связи по абсолютной скорости ИУ приведена на рис. 3.

Рис. 2. Структурная схема системы стабилизации

Рис. 3. Структурная схема системы стабилизации с обратной связью

по скорости ИУ

Описание лабораторной установки

Исследование точности и переходных процессов системы стабилизации проводится на персональных ЭВМ с использованием пакета Simulink, входящего в среду программных средств MATLAB.