ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3,4

Моделирование систем управления в непрерывной и дискретной области с помощью пакета Simulink системы MATLAB

Цель работы: получение временных характеристик системы автоматического управления путем математического моделирования в непрерывной и дискретной области с использованием пакета Simulink системы MATLAB.

Введение

Объектом исследования является следящая система, структурная схема которой представлена на рис. 1.

g(t)

K_ред

s

K_изм

(t)

I_у

u_д

K_у



L

Рис. 1. Структурная схема следящей системы

Здесь: К_изм - передаточный коэффициент измерительного устройства;

К_фчв, Т_ф - коэффициент передачи и постоянная времени фазочувствительного выпрямителя;

К_у коэффициент усиления электронного усилителя;

К_эму, Т_э - коэффициент передачи и постоянная времени электромашинного усилителя;

К_д, Т_д - коэффициент передачи и постоянная времени электрического двигателя;

К_ред - коэффициент передачи редуктора.

Исходные данные для моделирования приведены в таблице 1. Каждый студент получает номер варианта исходных данных от преподавателя.

Для полученного варианта задания по лабораторной работе студент составляет индивидуальный отчет, содержащий результаты моделирования в виде графиков с необходимым пояснением и выводами.

Таблица 1

№ зад.	Кизм, В / град	Кэму, В / мА	Тфчв, сек	Тэму, сек	Кд	Тд, сек	Кред	Кфчв	Задающие воздействие		Допустимые ошибки
											ск, град	уск,, град
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26.	30 20 18 30 25 15 28 26 18 22 24 14 28 15 20 22 30 28 22 18 14 16 26 32 24 15	4,0 3,0 2,5 3,8 3,2 2,0 3,4 3,6 2,2 2,8 3,3 3,4 3,8 2,0 4,2 3,2 2,8 1,6 1,4 2,2 3,4 4,0 2,8 1,6 1,8 2,6	0,008 0,006 0,004 0,005 0,007 0,004 0,008 0,004 0,008 0,007 0,005 0,006 0,005 0,004 0,007 0,007 0,006 0,005 0,004 0,005 0,006 0,007 0,008 0,007 0,006 0,005	0,025 0,03 0,01 0,028 0,03 0,02 0,029 0,014 0,019 0,03 0,015 0,018 0,02 0,015 0,025 0,02 0,025 0,015 0,025 0,03 0,015 0,025 0,03 0,01 0,02 0,03	1 2 3 4 5 1 1,5 2 2,25 2,18 2,14 2,16 2,14 2,15 2,22 1,5 2 2,5 3 3,5 4 1,5 2 2,5 3 3,5	0,1 0,2 0,1 0,2 0,15 0,13 0,17 0,15 0,2 0,25 0,3 0,25 0,1 0,3 0,15 0,13 0,11 0,12 0,15 0,1 0,2 0,15 0,12 0,13 0,2 0,1	0,002 0,001 0,001 0,002 0,001 0,002 0,003 0,005 0,001 0,004 0,005 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005	1 0,8 0,75 0,9 1 0,6 1 0,5 0,8 0,7 1 0,9 0,8 1 0,6 0,7 0,8 1 0,75 0,5 0,5 0,8 0,9 1 1 0,7	15 20 25 12 20 30 18 16 28 20 22 26 17 17 18 30 32 28 18 15 30 26 22 18 14 28	2 3 4 1,5 2 5 2,5 2,5 4,5 3 3,5 4,5 1,6 2,8 4 3,8 4,6 2,8 3,2 4,5 2,5 2 4 3 5 2	0,12 0,21 0,4 0,1 0,1 0,14 0,16 0,18 0,25 0,18 0,14 0,16 0,14 0,1 0,22 0,2 0,1 0,14 0.18 0,25 0.2 0,16 0,18 0,22 0,2 0,14	0,06 0,07 0,02 0,04 0,05 0,07 0,04 0,06 - - - - - - - - - - - - - - - - - -

1. Порядок проведения работы

1. Одним из критериев устойчивости определить критическое значение коэффициента усиления электронного усилителя К_кр. При моделировании выбрать одно из значений К_у< К_кр.

2. В соответствии со схемой моделирования Заде-Дезоера для непрерывной временной области (см. рис. 2) написать программу моделирования для исследуемой системы. Интегрирование промежуточных переменных проводить с помощь метода Эйлера по формуле:

где h=0.000010.001 – шаг интегрирования.

3. Провести моделирование замкнутой системы с использованием разработанной программы моделирования и пакета Simulink системы MATLAB.

4. Построить графики переходных процессов по ошибке и выходной управляемой координате. Сравнить результаты моделирования. Оценить качество управления в синтезируемой системе.

5. Путем моделирования с использованием пакета Simulink системы MATLAB определить параметры постоянных времени _ку и Т_ку корректирующего устройства форсирующего типа, включаемого последовательно между фазочувствительным выпрямителем и электронным усилителем, с передаточной функцией следующего вида:

,

обеспечивающего в системе следующие показатели качества:

время регулирования t_рег 0.5 сек., величина перерегулирования   5%.

4. Для полученной передаточной функции корректирующего устройства W_ку(s) и частоты квантования f₀ = 40 гц определить дискретную передаточную функцию W_ку(z).

5. Написать программу моделирования для цифровой системы добавив в программу по пункту 1.2 цифровой блок, реализующий дискретную передаточную функцию корректирующего устройства W_ку(z). При реализации данного блока использовать схему моделирования, представленную на рис. 3.

6. Провести моделирование замкнутой системы с использованием модифицированной программы моделирования и пакета Simulink системы MATLAB.

7. Построить графики переходных процессов. Сравнить результаты моделирования.

Рис. 2. Схема моделирования Заде-Дезоера для непрерывной

передаточной функции вида:

Рис. 2. Схема моделирования дискретной передаточной функции вида:

2