Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Теория автоматического управления» для специальности 140604. 65



Скачать 220.38 Kb.
страница2/4
Дата13.01.2013
Размер220.38 Kb.
ТипМетодические указания
1   2   3   4

Входной сигнал


Поскольку все ЧХ – это зависимости от частоты ω, входным сигналом при их моделировании является сигнал, линейно нарастающий от 0 до +∞. В VisSim он моделируется блоком ramp, который может быть установлен на рабочем поле двумя способами:

  1. либо нажатием на кнопку на панели инструментов Источники сигналов Producer Blocks;

  2. либо выбором меню Блоки Blocks  категория Источники сигналов Signal Producer  блок ramp.

В первом приближении можно оставить установленные по умолчанию параметры блока ramp (рис. 1).



Пример структурной схемы и результатов моделирования ЧХ А-звена представлен на рис. 2.

Содержание отчета

  1. Цель работы.

  2. Результаты исследования для каждого звена:

    1. формулы ЧХ.

    2. структурная схема моделирования;

    3. графические результаты моделирования;

    4. анализ результатов моделирования.

  1. Список литературы.




Лабораторная работа

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК соединений ЗВЕНЬЕВ

Цель работы: изучение ЧХ последовательного и параллельного соединений типовых звеньев.

Программа исследования:

  1. Исследовать ЧХ последовательного соединения:

    1. двух апериодических звеньев;

    2. апериодического и реального интегрирующего звена;

    3. апериодического звена и звена 2 порядка.

  1. Исследовать ЧХ ПИ-регулятора;

  2. Построить асимптотические ЛАЧХ исследованных в п. 1 соединений.

Теоретические положения

Последовательное соединение

Для определения амплитудо-фазо-частотной характеристики (АФЧХ) цепочки последовательно соединенных звеньев в формуле передаточной функции нужно заменить p на :

,

где - амплитудо- частотная характеристика (АЧХ) всей системы;

- фазо-частотная характеристика (ФЧХ) всей системы;

gif" name="object8" align=absmiddle width=51 height=22>и -АЧХ и ФЧХ i-го звена.

Очевидно, что для получения АЧХ последовательного соединения нужно перемножить АЧХ входящих в неё звеньев, а для получения итоговой ФЧХ – сложить ФЧХ отдельных звеньев. Очевидно, что логарифмирование АЧХ позволит отойти от перемножения характеристик к сложению:

==.

Поскольку при последовательном соединении АФЧХ звеньев перемножаются:

,

построение годографа системы из последовательного соединения звеньев для систем высокого порядка довольно громоздко, но вполне реализуемо для порядка не выше третьего. Так, для последовательного соединения двух звеньев АФЧХ можно представить как



,

следовательно действительная и мнимая характеристики такого соединения рассчитываются по формулам:

и (1)

. (2)

Параллельное соединение

Передаточные функции при параллельном соединении складываются, следовательно, для АФЧХ справедливо:

.

Годограф данного соединения строится путем геометрического суммирования векторов при одинаковых частотах. АЧХ и ФЧХ получаются обычным путем через вывод формул действительной и мнимой характеристик:

.

Отсюда формулы для АЧХ и ФЧХ

и .

Рассмотрим параллельное соединение пропорционального и интегрирующего звена, поскольку оно получило широкое распространение в системах управления электроприводами в качестве так называемого ПИ-регулятора (рис. 1,а). Его передаточная функция:

.

Следовательно, годограф ПИ-регулятора представляет собой прямую, параллельную отрицательной мнимой полуоси и отстоящий от нее на вправо (рис. 1, б.). АЧХ рассчитывается по формуле:



И представлена на рис. 1,в. ФЧХ рассчитывается как



График представлен на рис. 2, в. ЛАЧХ -






а)

б)

в)


г)


Рис. 1. Характеристики ПИ - регулятора

Построим асимптотическую ЛАЧХ ПИ-регулятора:
1) в области малых частот, когда

;

ЛАЧХ представляет собой прямую с наклоном – 20дб/дек;

2) в области высоких частот, при

;

ЛАЧХ - прямая, параллельная оси абсцисс.

Построение:

  • правее проводим прямую параллельно оси частот;

  • из точки с координатой () проводим влево прямую под наклоном – 20дб/дек. Очевидно, что ось (т.е. ) она пересечет в точке - рис.1, г.

Максимальная ошибка будет в точке :



Реакция ПИ – звена на любой входной сигнал будет равна сумме реакций на этот сигнал П– и И– частей регулятора (рис.2).



а) реакция на сигнал б) реакция на сигнал

хвх=const: Хвх=kt:

xвых(t) =k1∙Хвх+k2∙t. Хвых=k1∙k∙t+

Рис. 2. Реакция ПИ – звена.

Асимптотические ЛАЧХ последовательного соединения

Первичный поверхностный анализ САР можно осуществлять по асимптотическим ЛАЧХ даже без применения средств вычислительной техники. Для этого необходимо сложить ЛАЧХ исходных звеньев так, как показано на рис. 3. Здесь представлена структурная схема и асимптотическая ЛАЧХ разомкнутой системы, состоящей из последовательно соединенных двух А-звеньев и одного идеального И-звена. Очевидно, что для данной системы передаточная функция представляет собой произведение четырех сомножителей: , , , . Каждый из них – это передаточная функция типового динамического звена с простейшей асимптотической ЛАЧХ (на рис. 3 обозначены номерами). Результирующая ЛАЧХ системы представляет собой геометрическую сумму ЛАЧХ звеньев.

Содержание отчета

  1. Цель работы.

  2. Результаты исследования каждого варианта последовательного соединения:

    1. формулы ЧХ;

    2. структурная схема моделирования;

    3. графические результаты моделирования;

    4. анализ результатов моделирования.

  1. Результаты исследования ПИ-регулятора:

    1. формулы всех ЧХ;

  2. оценка влияния на вид ЧХ:

      • коэффициента П-части;

      • коэффициента И-части;

    1. График асимптотической ЛАЧХ:

      • для двух значений коэффициента П-части и одном и том же коэффициенте И-части;

      • для двух значений коэффициента И-части и одном и том же коэффициенте П-части.

  1. Результаты построения Асимптотических ЛАЧХ последовательных соединений.

  1. Список литературы.



Приложение 1

Справочный материал к моделированию частотных характеристик

Таблица

Формулы ЧХ типовых элементарных звеньев

Звено

АЧХ

ФЧХ

Действительная ЧХ

Мнимая ЧХ

П

k

0

k

0

А



-arctgωt





И-идеальное





0

-

И-реальное



-arctgωt





Д-идеальное





0



Д-реальное



-arctgωt





Звено 2 порядка










Приложение 2

Описание блоков

Приложение 2.1

Блок выражение Expression

Блок выражение Expression служит для написания математического выражения в соответствии с синтаксисом языка Си. Ссылки на входные сигналы в математическом выражении следует осуществлять посредством предопределенных переменных: $1, $2, $3, $4, ..., где цифра в имени переменной указывает порядковый номер входа блока выражение Expression, начиная с верхнего. Для реализации блока осуществите следующую последовательность действий:

  • выберите меню Блоки Blocks  выражение Expression. При этом на рабочем поле VisSim появится блок с одним входом и одним выходом;

  • увеличьте при необходимости число входов блока выражение Expression с помощью кнопки панели инструментов главная Main;

  • щелчком ПКМ вызовите диалоговое окно свойств Expression Properties (рис. П-1);

  • заполните поле ввода Expression Text текстом математического выражения.


1   2   3   4

Похожие:

Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Теория автоматического управления» для специальности 140604. 65 iconМетодические указания к лабораторным работам по дисциплине «Моделирование систем» для студентов всех форм обучения специальности
Имитационное моделирование систем управления с помощью пакета программ vissim: Методические указания к лабораторным работам по дисциплине...
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Теория автоматического управления» для специальности 140604. 65 iconМетодические указания к лабораторным работам
Дискретная математика: Методические указания к лабораторным работам / Рязанская государственная радиотехническая академия; Сост....
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Теория автоматического управления» для специальности 140604. 65 iconМетодические указания к лабораторным работам по дисциплине "Информатика" для студентов специальности 230102
Лабораторная работа №1 "Интегрированная среда программирования Borland C++. Простые программы "
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Теория автоматического управления» для специальности 140604. 65 iconМетодические указания к лабораторным работам «спектрофотометрический анализ»
Методические указания к лабораторным работам «спектрофотометрический анализ» по спецкурсу «оптические методы анализа» для студентов...
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Теория автоматического управления» для специальности 140604. 65 iconМетодические указания по планированию проектов с помощью «Microsoft Project»
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Управление проектами» для студентов и слушателей факультета «Инженерный...
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Теория автоматического управления» для специальности 140604. 65 iconДепартамент научно-технологической политики и образования
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Теоретические основы прогрессивных технологий» (физика) предназначены...
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Теория автоматического управления» для специальности 140604. 65 iconМеханика методические указания к лабораторным работам по физике для бакалавров Челябинск 2007 Методические указания к лабораторным работам по механике предназначены для бакалавров, обучающихся на втором курсе
Методические указания к лабораторным работам по механике предназначены для бакалавров, обучающихся на втором курсе
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Теория автоматического управления» для специальности 140604. 65 iconМетодические указания к лабораторным работам для студентов Казань 2004 Составители: М. Г. Габидуллин, Д. С. Смирнов удк 691: 620
Проектирование составов и испытания тяжелых бетонов и строительных растворов. Методические указания к лабораторным работам по курсу...
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Теория автоматического управления» для специальности 140604. 65 iconДепартамент научно-технологической политики и образования
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Теоретические основы прогрессивных технологий» (физика) предназначены...
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Теория автоматического управления» для специальности 140604. 65 iconМетодические указания к лабораторным работам по дисциплине "Моделирование систем" для студентов всех форм обучения специальности
Имитационное моделирование автоматических систем с помощью пакета программ vissim
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org