Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Мет Лаб ТАУ 2 2010 2.doc
Скачиваний:
5
Добавлен:
16.11.2019
Размер:
1.09 Mб
Скачать

2. Задания на лабораторную работу

Задание 1. Повторить дифференциальные уравнения, передаточные функции и дифференциальные уравнения в разностной форме, приведенные в приложениях 1, 2, 5.

Задание 2. Ознакомиться с уравнениями идеальных импульсных характеристик, приведенными в приложении 4. Изучить и запомнить их. Попробовать самостоятельно вывести эти уравнения на основе передаточных функций, как показано в приложении 6.

Задание 3. По указанию преподавателя выбрать вариант задания из приложения 23. Для 2-х звеньев рассчитать и построить графики идеальных импульсных характеристик на основании выражений из приложения 4. Для самопроверки правильности расчетов и построений в качестве ориентира использовать приложения 7-14.

Задание 4. Для тех же звеньев рассчитать и построить графики идеальных импульсных характеристик на основании разностных уравнений из приложения 5. Входную величину δ(τ) сымитировать импульсом как описано в теоретической части на странице 7. Для самопроверки правильности расчетов и построений в качестве ориентира использовать приложения 7-14.

Задание 5. Для тех же звеньев рассчитать и построить графики реальных импульсных характеристик на основании разностных уравнений приложение 5. Входную величину сымитировать реальным импульсом средней длительности (10..30 периодов расчета) и амплитудой несколько единиц как описано в теоретической части на странице 7. Для самопроверки правильности расчетов и построений в качестве ориентира использовать приложение 15-22.

Оформить результаты выполнения лабораторной работы в виде отдельного отчета в соответствии с требованиями.

3. Требования к оформлению отчетов

Отчет по лабораторной работе оформляется на одной стороне листов формата А4. Титульный лист оформляется в соответствии с общепринятыми нормами.

По каждому заданию приводится краткое описание сути выполненных расчетов, используемые формулы, таблицы с результатами расчетов и графики. По каждой расчетной таблице приводится один пример расчета, в котором показано, по каким формулам выполнены расчеты, какие числа куда подставляются и какие результаты получаются.

Каждая таблица должна быть оформлена в соответствии с ГОСТами и иметь номер таблицы, на который дается ссылка в тексте и название таблицы.

Каждый рисунок должен быть оформлен в соответствии с ГОСТами и иметь номер рисунка, на который дается ссылка в тексте и подрисуночную надпись.

4. Приложения

Приложение 1

Дифференциальные уравнения типовых звеньев

Наименование звена

Дифференциальное уравнение

1

Безинерционное (пропорциональное)

2

Инерционное 1-го порядка (апериодическое)

3

Инерционное 2-го порядка (апериодическое)

4

Инерционное 2-го порядка (гранично-апериодическое)

5

Инерционное 2-го порядка (колебательное)

6

Инерционное 2-го порядка (консервативное)

7

Идеальное интегрирующее

8

Реальное интегрирующее

9

Идеальное дифференцирующее

10

Реальное дифференцирующее

Приложение 2

Передаточные функции типовых звеньев

Наименование звена

Передаточная функция

1

Безинерционное (пропорциональное)

2

Инерционное 1-го порядка (апериодическое)

3

Инерционное 2-го порядка (апериодическое)

4

Инерционное 2-го порядка (гранично-апериодическое)

5

Инерционное 2-го порядка (колебательное)

где α – коэффициент затухания;

ω – угловая частота затухающих колебаний

6

Инерционное 2-го порядка (консервативное)

7

Идеальное интегрирующее

8

Реальное интегрирующее

9

Идеальное дифференцирующее

10

Реальное дифференцирующее

Приложение 3

Переходные функции типовых звеньев

Наименование звена

Переходная функция

1

Безинерционное (пропорциональное)

2

Инерционное 1-го порядка (апериодическое)

3

Инерционное 2-го порядка (апериодическое)

4

Инерционное 2-го порядка (гранично-апериодическое)

5

Инерционное 2-го порядка (колебательное)

6

Инерционное 2-го порядка (консервативное)

7

Идеальное интегрирующее

8

Реальное интегрирующее

9

Идеальное дифференцирующее

10

Реальное дифференцирующее

Приложение 4

Идеальные импульсные характеристики типовых звеньев

Наименование звена

Идеальная импульсная характеристика

1

Безинерционное (пропорциональное)

2

Инерционное 1-го порядка (апериодическое)

3

Инерционное 2-го порядка (апериодическое)

4

Инерционное 2-го порядка (гранично-апериодическое)

5

Инерционное 2-го порядка (колебательное)

6

Инерционное 2-го порядка (консервативное)

7

Идеальное интегрирующее

8

Реальное интегрирующее

9

Идеальное дифференцирующее

10

Реальное дифференцирующее

Приложение 5

Дифференциальные уравнения в разностной форме для типовых звеньев

Наименование звена

Дифференциальное уравнение в разностной форме

1

Безинерционное (пропорциональное)

2

Инерционное 1-го порядка (апериодическое)

3

Инерционное 2-го порядка (апериодическое)

4

Инерционное 2-го порядка (гранично-апериодическое)

5

Инерционное 2-го порядка (колебательное)

6

Инерционное 2-го порядка (консервативное)

7

Идеальное интегрирующее

8

Реальное интегрирующее

9

Идеальное дифференцирующее

10

Реальное дифференцирующее

Приложение 6

Вывод операторным методом идеальной импульсной характеристики реального дифференцирующего звена

Приложение 7

Идеальная импульсная характеристика инерционного звена 1-го порядка (апериодическое)

Инерционное 1-го порядка (апериодическое)

K=

3

T=

20

Δτ=

0,5

Численно

Теоретически

τ

Xвх

XвыхЧ

XвыхТ

0

0

0,000

0,150

0,5

2

0,000

0,146

1

0

0,150

0,143

1,5

0

0,146

0,139

2

0

0,143

0,136

2,5

0

0,139

0,132

3

0

0,136

0,129

3,5

0

0,132

0,126

4

0

0,129

0,123

4,5

0

0,126

0,120

5

0

0,122

0,117

5,5

0

0,119

0,114

6

0

0,116

0,111

6,5

0

0,114

0,108

7

0

0,111

0,106

7,5

0

0,108

0,103

8

0

0,105

0,101

8,5

0

0,103

0,098

9

0

0,100

0,096

9,5

0

0,098

0,093

10

0

0,095

0,091

10,5

0

0,093

0,089

11

0

0,090

0,087

Приложение 8

Идеальная импульсная характеристика инерционного звена 2-го порядка (апериодическое)

Инерционное 2-го порядка (апериодическое)

K=

3

T1=

20

T3=

17,14

T2=

7

T4=

2,86

Δτ=

0,5

Численно

Теоретически

τ

Xвх

XвыхЧ

XвыхТ

0

0

0,000

0,000

0,5

2

0,000

0,028

1

0

0,000

0,050

1,5

0

0,031

0,068

2

0

0,055

0,083

2,5

0

0,074

0,094

3

0

0,089

0,103

3,5

0

0,101

0,110

4

0

0,110

0,114

4,5

0

0,116

0,118

5

0

0,121

0,120

5,5

0

0,124

0,122

6

0

0,126

0,122

6,5

0

0,126

0,122

7

0

0,126

0,121

7,5

0

0,126

0,120

8

0

0,125

0,119

8,5

0

0,123

0,117

9

0

0,121

0,115

9,5

0

0,119

0,113

10

0

0,117

0,111

10,5

0

0,114

0,109

Приложение 9

Идеальная импульсная характеристика инерционного звена 2-го порядка (гранично-апериодическое)

Инерционное 2-го порядка (гранично-апериодическое)

K=

3

T1=

20

T3=

10

T2=

10

T4=

10

Δτ=

0,5

Численно

Теоретически

τ

Xвх

XвыхЧ

XвыхТ

0

0

0,000

0,000

0,5

2

0,000

0,014

1

0

0,000

0,027

1,5

0

0,015

0,039

2

0

0,029

0,049

2,5

0

0,041

0,058

3

0

0,051

0,067

3,5

0

0,061

0,074

4

0

0,070

0,080

4,5

0

0,077

0,086

5

0

0,084

0,091

5,5

0

0,090

0,095

6

0

0,095

0,099

6,5

0

0,099

0,102

7

0

0,102

0,104

7,5

0

0,105

0,106

8

0

0,108

0,108

8,5

0

0,110

0,109

9

0

0,111

0,110

9,5

0

0,112

0,110

10

0

0,113

0,110

10,5

0

0,113

0,110

Приложение 10

Идеальная импульсная характеристика инерционного звена 2-го порядка (колебательное)

Инерционное 2-го порядка (колебательное)

K=

3

T=

25

T1=

20

ξ=

0,40000

T2=

25

α=

0,01600

Δτ=

0,5

ω=

0,03666

ψ=

1,159279

Численно

Теоретически

τ

Xвх

XвыхЧ

XвыхТ

0

0

0,000

0,000

0,5

2

0,000

0,002

1

0

0,000

0,005

1,5

0

0,002

0,007

2

0

0,005

0,009

2,5

0

0,007

0,012

3

0

0,009

0,014

3,5

0

0,012

0,016

4

0

0,014

0,018

4,5

0

0,016

0,020

5

0

0,018

0,022

5,5

0

0,020

0,024

6

0

0,022

0,026

6,5

0

0,024

0,028

7

0

0,026

0,030

7,5

0

0,028

0,032

8

0

0,030

0,033

8,5

0

0,032

0,035

9

0

0,034

0,037

9,5

0

0,035

0,038

10

0

0,037

0,040

Приложение 11

Идеальная импульсная характеристика инерционного звена 2-го порядка (консервативное)

Инерционное 2-го порядка (консервативное)

K=

3

T=

10

T1=

0

ξ=

0,00000

T2=

10

α=

0,00000

Δτ=

0,05

ω=

0,10000

Численно

Теоретически

τ

Xвх

XвыхЧ

XвыхТ

0

0

0,000

0,000

0,05

20

0,000

0,001

0,1

0

0,000

0,003

0,15

0

0,002

0,004

0,2

0

0,003

0,006

0,25

0

0,004

0,007

0,3

0

0,006

0,009

0,35

0

0,007

0,010

0,4

0

0,009

0,012

0,45

0

0,010

0,013

0,5

0

0,012

0,015

0,55

0

0,013

0,016

0,6

0

0,015

0,018

0,65

0

0,016

0,019

0,7

0

0,018

0,021

0,75

0

0,019

0,022

0,8

0

0,021

0,024

0,85

0

0,022

0,025

0,9

0

0,024

0,027

0,95

0

0,025

0,028

1

0

0,027

0,030

1,05

0

0,028

0,031

Приложение 12

Идеальная импульсная характеристика идеального интегрирующего звена

Идеальное интегрирующее

K=

3

Δτ=

0,5

Численно

Теоретически

τ

Xвх

XвыхЧ

XвыхТ

0

0

0,000

3,000

0,5

2

0,000

3,000

1

0

3,000

3,000

1,5

0

3,000

3,000

2

0

3,000

3,000

2,5

0

3,000

3,000

3

0

3,000

3,000

3,5

0

3,000

3,000

4

0

3,000

3,000

4,5

0

3,000

3,000

5

0

3,000

3,000

5,5

0

3,000

3,000

6

0

3,000

3,000

6,5

0

3,000

3,000

7

0

3,000

3,000

7,5

0

3,000

3,000

8

0

3,000

3,000

8,5

0

3,000

3,000

9

0

3,000

3,000

9,5

0

3,000

3,000

10

0

3,000

3,000

10,5

0

3,000

3,000

11

0

3,000

3,000

11,5

0

3,000

3,000

Приложение 13

Идеальная импульсная характеристика реального интегрирующего звена

Реальное интегрирующее

K=

3

T=

10

Δτ=

0,5

Численно

Теоретически

τ

Xвх

XвыхЧ

XвыхТ

0

0

0,000

0,000

0,5

2

0,000

0,146

1

0

0,000

0,285

1,5

0

0,150

0,418

2

0

0,293

0,544

2,5

0

0,428

0,664

3

0

0,556

0,778

3,5

0

0,679

0,886

4

0

0,795

0,989

4,5

0

0,905

1,087

5

0

1,010

1,180

5,5

0

1,109

1,269

6

0

1,204

1,354

6,5

0

1,294

1,434

7

0

1,379

1,510

7,5

0

1,460

1,583

8

0

1,537

1,652

8,5

0

1,610

1,718

9

0

1,680

1,780

9,5

0

1,746

1,840

10

0

1,808

1,896

10,5

0

1,868

1,950

11

0

1,925

2,001

Приложение 14

Идеальная импульсная характеристика реального дифференцирующего звена

Реальное дифференцирующее

K=

40

T=

5

Δτ=

0,2

Численно

Теоретически

τ

Xвх

XвыхЧ

XвыхТ

0

0

0,000

999998,400

0,2

5

40,000

-1,537

0,4

0

-1,600

-1,477

0,6

0

-1,536

-1,419

0,8

0

-1,475

-1,363

1

0

-1,416

-1,310

1,2

0

-1,359

-1,259

1,4

0

-1,305

-1,209

1,6

0

-1,252

-1,162

1,8

0

-1,202

-1,116

2

0

-1,154

-1,073

2,2

0

-1,108

-1,030

2,4

0

-1,064

-0,990

2,6

0

-1,021

-0,951

2,8

0

-0,980

-0,914

3

0

-0,941

-0,878

3,2

0

-0,903

-0,844

3,4

0

-0,867

-0,811

3,6

0

-0,833

-0,779

3,8

0

-0,799

-0,748

4

0

-0,767

-0,719

4,2

0

-0,737

-0,691

4,4

0

-0,707

-0,664

Приложение 15

Реальная импульсная характеристика инерционного звена 1-го порядка (апериодическое)

Инерционное 1-го порядка (апериодическое)

K=

3

T=

20

Δτ=

1

Численно

τ

Xвх

XвыхЧ

0

0

0,000

1

2

0,000

2

2

0,300

3

2

0,585

4

2

0,856

5

2

1,113

6

2

1,357

7

2

1,589

8

2

1,810

9

2

2,019

10

2

2,219

11

2

2,408

12

2

2,587

13

2

2,758

14

2

2,920

15

2

3,074

16

2

3,220

17

2

3,359

18

2

3,491

19

2

3,617

20

2

3,736

21

0

3,849

22

0

3,657

Приложение 16

Реальная импульсная характеристика инерционного звена 2-го порядка (апериодическое)

Инерционное 2-го порядка (апериодическое)

K=

3

T1=

20

T3=

17,14

T2=

7

T4=

2,86

Δτ=

1

Численно

τ

Xвх

XвыхЧ

0

0

0,000

1

2

0,000

2

2

0,000

3

2

0,122

4

2

0,317

5

2

0,553

6

2

0,808

7

2

1,070

8

2

1,331

9

2

1,586

10

2

1,833

11

2

2,069

12

2

2,293

13

2

2,506

14

2

2,708

15

2

2,899

16

2

3,079

17

2

3,249

18

2

3,409

19

2

3,560

20

0

3,702

21

0

3,836

Приложение 17

Реальная импульсная характеристика инерционного звена 2-го порядка (гранично-апериодическое)

Инерционное 2-го порядка (гранично-апериодическое)

K=

3

T1=

20

T3=

10

T2=

10

T4=

10

Δτ=

1

Численно

τ

Xвх

XвыхЧ

0

0

0,000

1

2

0,000

2

2

0,000

3

2

0,060

4

2

0,168

5

2

0,314

6

2

0,489

7

2

0,686

8

2

0,898

9

2

1,121

10

2

1,351

11

2

1,583

12

2

1,816

13

2

2,046

14

2

2,272

15

2

2,492

16

2

2,706

17

2

2,912

18

2

3,109

19

2

3,298

20

0

3,478

21

0

3,650

Приложение 18

Реальная импульсная характеристика инерционного звена 2-го порядка (колебательное)

Инерционное 2-го порядка (колебательное)

K=

3

T=

25

T1=

20

ξ=

0,40000

T2=

25

α=

0,01600

Δτ=

1

ω=

0,03666

ψ=

1,159279

Численно

τ

Xвх

XвыхЧ

0

0

0,000

1

2

0,000

2

2

0,000

3

2

0,010

4

2

0,028

5

2

0,056

6

2

0,093

7

2

0,138

8

2

0,191

9

2

0,251

10

2

0,319

11

2

0,394

12

2

0,476

13

2

0,564

14

2

0,658

15

2

0,758

16

2

0,863

17

2

0,973

18

2

1,088

19

0

1,207

20

0

1,330

Приложение 19

Реальная импульсная характеристика инерционного звена 2-го порядка (консервативное)

Инерционное 2-го порядка (консервативное)

K=

3

T=

10

T1=

0

ξ=

0,00000

T2=

10

α=

0,00000

Δτ=

0,05

ω=

0,10000

Численно

τ

Xвх

XвыхЧ

0

0

0,000

0,05

2

0,000

0,1

2

0,000

0,15

2

0,000

0,2

2

0,000

0,25

2

0,001

0,3

2

0,001

0,35

2

0,002

0,4

2

0,003

0,45

2

0,004

0,5

2

0,005

0,55

2

0,007

0,6

2

0,008

0,65

2

0,010

0,7

2

0,012

0,75

2

0,014

0,8

2

0,016

0,85

2

0,018

0,9

2

0,020

0,95

2

0,023

1

2

0,026

1,05

2

0,028

Приложение 20

Реальная импульсная характеристика идеального интегрирующего звена

Идеальное интегрирующее

K=

3

Δτ=

1

Численно

τ

Xвх

XвыхЧ

0

0

0,000

1

2

0,000

2

2

6,000

3

2

12,000

4

2

18,000

5

2

24,000

6

2

30,000

7

2

36,000

8

2

42,000

9

2

48,000

10

2

54,000

11

2

60,000

12

2

66,000

13

2

72,000

14

2

78,000

15

2

84,000

16

2

90,000

17

2

96,000

18

2

102,000

19

2

108,000

20

2

114,000

21

2

120,000

22

0

126,000

23

0

126,000

Приложение 21

Реальная импульсная характеристика реального интегрирующего звена

Реальное интегрирующее

K=

3

T=

10

Δτ=

1

Численно

τ

Xвх

XвыхЧ

0

0

0,000

1

2

0,000

2

2

0,000

3

2

0,600

4

2

1,740

5

2

3,366

6

2

5,429

7

2

7,886

8

2

10,698

9

2

13,828

10

2

17,245

11

2

20,921

12

2

24,829

13

2

28,946

14

2

33,251

15

2

37,726

16

2

42,353

17

2

47,118

18

2

52,006

19

2

57,006

20

2

62,105

21

0

67,295

22

0

72,565

Приложение 22

Реальная импульсная характеристика реального дифференцирующего звена

Реальное дифференцирующее

K=

40

T=

5

Δτ=

0,5

Численно

τ

Xвх

XвыхЧ

0

0

0,000

0,5

2

16,000

1

2

14,400

1,5

2

12,960

2

2

11,664

2,5

2

10,498

3

2

9,448

3,5

2

8,503

4

2

7,653

4,5

2

6,887

5

2

6,199

5,5

2

5,579

6

2

5,021

6,5

2

4,519

7

2

4,067

7,5

2

3,660

8

2

3,294

8,5

2

2,965

9

2

2,668

9,5

2

2,402

10

2

2,161

10,5

0

-14,055

11

0

-12,649

Приложение 23

Варианты заданий

№ вар

Наименования звеньев

идеальное интегрирующее

инерционное 2-го порядка (колебательное)

идеальное интегрирующее

инерционное 2-го порядка (консервативное)

реальное интегрирующее

инерционное 2-го порядка (апериодическое)

реальное интегрирующее

инерционное 2-го порядка (гранично-апериодическое)

реальное интегрирующее

инерционное 2-го порядка (колебательное)

реальное интегрирующее

инерционное 2-го порядка (консервативное)

реальное дифференцирующее

инерционное 2-го порядка (апериодическое)

реальное дифференцирующее

инерционное 2-го порядка (гранично-апериодическое)

реальное дифференцирующее

инерционное 2-го порядка (колебательное)

реальное дифференцирующее

инерционное 2-го порядка (консервативное)

инерционное 1-го порядка (апериодическое)

инерционное 2-го порядка (апериодическое)

инерционное 1-го порядка (апериодическое)

инерционное 2-го порядка (гранично-апериодическое)

инерционное 1-го порядка (апериодическое)

инерционное 2-го порядка (колебательное)

инерционное 1-го порядка (апериодическое)

инерционное 2-го порядка (консервативное)

идеальное интегрирующее

инерционное 2-го порядка (апериодическое)

идеальное интегрирующее

инерционное 2-го порядка (гранично-апериодическое)

идеальное интегрирующее

инерционное 2-го порядка (колебательное)

идеальное интегрирующее

инерционное 2-го порядка (консервативное)

реальное интегрирующее

инерционное 2-го порядка (апериодическое)

реальное интегрирующее

инерционное 2-го порядка (гранично-апериодическое)

реальное интегрирующее

инерционное 2-го порядка (колебательное)

реальное интегрирующее

инерционное 2-го порядка (консервативное)

реальное дифференцирующее

инерционное 2-го порядка (апериодическое)

реальное дифференцирующее

инерционное 2-го порядка (гранично-апериодическое)

реальное дифференцирующее

инерционное 2-го порядка (колебательное)

реальное дифференцирующее

инерционное 2-го порядка (консервативное)

инерционное 1-го порядка (апериодическое)

инерционное 2-го порядка (апериодическое)

инерционное 1-го порядка (апериодическое)

инерционное 2-го порядка (гранично-апериодическое)

инерционное 1-го порядка (апериодическое)

инерционное 2-го порядка (колебательное)

инерционное 1-го порядка (апериодическое)

инерционное 2-го порядка (консервативное)

идеальное интегрирующее

инерционное 2-го порядка (апериодическое)

идеальное интегрирующее

инерционное 2-го порядка (гранично-апериодическое)