Лабораторная работа № 2+. Лабораторная работа 2 Исследование временных характеристик системы автоматического управления
 Скачать 415.84 Kb.
|
|
Лабораторная работа № 2 Исследование временных характеристик системы автоматического управленияЦель работыИзучение временных характеристик типовых звеньев. Исследование временных характеристик при изменении параметров этих звеньев. Оформление отчета Отчет по лабораторной работе выполняется в виде связного (читаемого) текста в файле формата MicrosoftWord (шрифт основного текста TimesNewRoman, 12 пунктов, через 1,5 интервала, выравнивание по ширине). Он должен включать название предмета, номер и название лабораторной работы фамилию и инициалы авторов, номер группы фамилию и инициалы преподавателя номер варианта краткое описание исследуемой системы результаты выполнения всех пунктов инструкции, которые выделены серым фоном: результаты вычислений, графики, ответы на вопросы. При составлении отчета рекомендуется копировать необходимую информацию через буфер обмена из рабочего окна среды Matlab. Для этих данных используйте шрифт Courier New, в котором ширина всех символов одинакова. Краткие теоретические сведения Динамические свойства системы могут быть определены по переходной функции и импульсной функции данной системы. Переходная функция, или переходная характеристика системы h(t) представляет собой кривую переходного процесса или реакции системы на единичное скачкообразное воздействие  . Изображение по Лапласу входного сигнала  (2.1)и, следовательно, изображение выходного сигнала  . (2.2)Переходя от изображения к оригиналу, получаем  . (2.3)Импульсная характеристикаk(t) представляет собой реакцию системы на единичную импульсную дельта-функциюω(t). Изображение по Лапласу дельта-функции  , (2.4)поэтому изображение выходного сигнала совпадает с передаточной функцией системы  . (2.5)Переходя от изображения импульсной характеристики к оригиналу, получаем  , (2.6)- импульсная характеристика системы совпадает с оригиналом передаточной функции системы. Импульсная характеристика является основной характеристикой системы. Это обусловливается тем, что для произвольного входного воздействия u(t), прикладываемого в момент времени t=0, переходный процесс при нулевых начальных условиях определяется по импульсной характеристике системы  . (2.7)Методичная инструкция по выполнению работы Для выполнить работы откроем программуMatLAB.  Рис.2.1. Рабочее окно программы MatLAB Затем откроем окноSimulink. Для этого можно сделать следующие пункты: в инструментальной панели MatLAB нажимаем кнопку Simulink; в рабочем окне MatLAB можно написать команду simulinkи нажатьEnter; File-Open…и открыть файлы моделей (.mdl–файл) .  Рис.2.2. Библиотека Simulink. Использование 1 и 2 пункты открывает библиотека Simulink (рис.2.2). Создать структуру модели. В пакете Simulinkвыбираем команды File/New/Model (рис. 2.3.)  Рис. 2.3. Окно Создать структуру модели. В окне создать блоки моделей. Для этого открыть необходимый отдел библиотеки (например, Sources – Источники).  Рис.2.4. Окно моделей. Удалить блоки. Для этого выбираем блок и нажимаем клавишуDelete. Для преобразования размеров блока начало выбрать блок и нажать левую кнопку мыши. Сохранить файл File/Save As…; Открыть файл File/Open; Получить переходную характеристику системы h(t) . Для получения переходной характеристики моделейh(t) поставить блок Step, вход системы и показать график процесса,блок Scope, выход системы. Для выполнения работы нажать кнопку Start. Затем быстро 2 щелчком левую кнопку мыши в блокеScope. Для получения переходной характеристики моделей h(t) замкнутой системы используем 2 пункта (рис.2.5).  Рис.2.5. Схема замкнутой системы Импульсная характеристика системы. Для этого открыть SimulinkLTI-Viewer: 1. Simulink-затем выполнить командуTools\LinearAnalysis...а потом открытьModel_Inputs_and_OutputsиSimulinkLTI-Viewer(рис.2.6).  Рис.2.6. SimulinkLTI-Viewer 2. Вход системы поставим в блок Input Point и выход системывблок OutputPoint(Рис.2.7).  Рис.2.7. Установленный блокInputPointиOutputPoint. 3. ВLTI Viewerвыполнить команду Simulink\Get Linearized Model. Затем в окне появляется переходная характеристика моделей h(t). Для получения импульсной характеристики системы в LTIViewer нажать левую кнопку мыши и открывается окно. Здесь выбираем пунктImpulse(рис.2.8).  Рис.2.8. ОкноLTIViewer Инструкция по выполнению работы Основная часть команд вводится в командном окне среды Matlab. Команды, которые надо применять в других окнах, обозначены иконками соответствующих программ. Используя программные средства моделирующего пакета Simulink, собрать структурную схему, представленную на рис.2.1. Установить параметры этого звена заданного варианта. Для получения переходной характеристики системы h(t) надо открыть блок Scope, затем нажать кнопкуStart. Для получения реакции по импульсному сигналу надо открыть окно SimulinkLTI-Viewer. ВокнеLTI Viewer на довыполнить командуSimulink\Get Linearized Model. Затем в окне выбираем пункт Impulse. Затем преобразуем полученный параметр моделей и анализируем характеристики моделей. Варианты: Таблица 2.1.
Контрольные вопросы Каковы дифференциальные уравнения, описывающие типовые динамические звенья? Каким образом связаны дифференциальные уравнения звеньев с их передаточными функциями? Привести пример перехода от дифференциального уравнения к передаточной функции. Как по графику переходной функции инерционного звена оценить величину постоянной времени T? За какой интервал времени переходный процесс инерционного звена можно считать законченным с точностью до 5%? Как выглядит переходный процесс на выходе колебательного звена при значении параметра затухания а) 0; б) 0,2; в) 0,5; г) 0,8? Как выглядит переходная характеристика двух последовательно соединенных звеньев: а) интегрирующего и инерционного; б) двух инерционных? Как получить передаточную функцию системы, зная ее переходную или импульсную характеристики? Как связаны между собой переходная и импульсная функций? Каковы импульсная и переходная функции звена запаздывания? Как связано расположение полюсов системы с переходными процессами? Отчет по лабораторной работе № 2 Исследование временных характеристик системы автоматического управленияВыполнил(а): __________________ Проверила: __________________ Вариант _____  Описание системыПолучить переходную характеристику системы h(t) . Рис.2.9. Замкнутая система. Импульсная характеристика системы. Рис.2.10.SimulinkLTI-Viewer 2. Вход системы поставим в блок InputPointи выход системыв блок Output Point (Рис.2.11.).Рис.2.11. Установленный блок InputPointи OutputPoint. 3. ВLTI Viewer выполнить команду Simulink\Get Linearized Model. Затем в окне получается переходная характеристика моделей h(t). для получения импульсной характеристики системы в LTI Viewer нажать левую копку мыши и отрывается окно. Здесь выбираем пунктImpulse (рис.2.12).  Рис.2.12. ОкноLTIViewer | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||