Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
PAGE 9
Лабораторная работа 8_2
EMBED CPaint5
EMBED CPaint5
EMBED CPaint5
EMBED CPaint5
EMBED CPaint5
а)
EMBED CPaint5 б)
Лабораторная работа 8
Вариант 2
“Расчет и анализ структурно-сложной
динамической системы ”
Автоматизированный расчет выполняется с использованием ПС CLASSiC-3
Для выполнения работы необходимо изучение следующего материала:
[1] ПошехоновЛ.Б. Анализ структурно-сложных систем управления. Учеб.Пособие. СПб., Издательство СПбГЭТУ “ЛЭТИ”, 2004.
1. Модель исследуемой динамической системы
Рис.4.1
Операторы звеньев приведены в “сводной таблице”:
Количество блоков: 15
Количество связей: 23
Табл.4.1
=========================================================
| | Передаточные функции | |
| Блоки |-------------------------------| Связи |
| | Числитель |Знаменатель|Степень| |
=========================================================
| #1 | 1 | 1 | 0 | 11,2 |
| Вход | | 0.05 | 1 | |
|------------|-----------|-----------|-------|----------|
| #2 | 1 | 0 | 0 | 3,7 |
| | | 1 | 1 | |
|------------|-----------|-----------|-------|----------|
| #3 | 8 | 1 | 0 | 4,8 |
|------------|-----------|-----------|-------|----------|
| #4 | 0.8 | 0 | 0 | 5,9,10, |
| | | 1 | 1 | 15 |
|------------|-----------|-----------|-------|----------|
| #5 | 1 | 1 | 0 | 6 |
| | | 0.25 | 1 | |
|------------|-----------|-----------|-------|----------|
| #6 | 1 | 1 | 0 | |
| Выход | | | | |
|------------|-----------|-----------|-------|----------|
| #7 | 0 | 1 | 0 | -2 |
| | 0.1 | 0.1 | 1 | |
|------------|-----------|-----------|-------|----------|
| #8 | 1 | 1 | 0 | -3 |
| | | 2 | 1 | |
|------------|-----------|-----------|-------|----------|
| #9 | 0.1 | 1 | 0 | -4 |
|------------|-----------|-----------|-------|----------|
| #10 | 0.5 | 1 | 0 | -2 |
|------------|-----------|-----------|-------|----------|
| #11 | 7.5 | 1 | 0 | 12,13 |
| | | 0.25 | 1 | |
|------------|-----------|-----------|-------|----------|
| #12 | 1.8 | 0 | 0 | 14,5,-11 |
| | | 1 | 1 | |
| | | 1.5 | 2 | |
|------------|-----------|-----------|-------|----------|
| #13 | 0.05 | 1 | 0 | -11 |
|------------|-----------|-----------|-------|----------|
| #14 | 0.25 | 16 | 0 | 6 |
| | | 0 | 1 | |
| | | 1 | 2 | |
|------------|-----------|-----------|-------|----------|
| #15 | 0.02 | 1 | 0 | 12 |
| | | 0.05 | 1 | |
=========================================================
Модель системы вводится в ЭВМ, создается файл данных. Введенная модель проверяется на соответствие заданной (рис. 4.1, сводная таблица).
2. Моделирование системы без предварительного анализа структурных свойств
Используя полную исходную модель системы, проведем следующие исследования:
2.1. Анализ устойчивости исходной системы по полной модели
Характеристический полином всей системы (знаменатель передаточной функции (ПФ) для любой передачи) – приведен в таблице 4.2 (ПФ рассчитана для первой по списку передачи).
Табл. 4.2
================================================
| Ном.Система | 2089.5 | 691.2 | 0 |
| | 4810.5 | 2246 | 1 |
| | 3549.6 | 4123.8 | 2 |
| | 1714.7 | 3718.4 | 3 |
| | 448.3 | 2212.4 | 4 |
| | 103.7 | 1065.4 | 5 |
| | 14.958 | 393.86 | 6 |
| | 1.015 | 108.13 | 7 |
| | 0.024 | 23.324 | 8 |
| | | 3.8281 | 9 |
| | | 0.40458 | 10 |
| | | 0.022381 | 11 |
| | | 0.00046875| 12 |
================================================
Корни характеристического полинома (полюсы ПФ)
Полюсы:
p1 = -0.377088 +0.485109j
p2 = -0.377088 -0.485109j
p3 = -2.000000
p4 = -3.867483
p5 = -4.000000
p6 = 0.147399 +2.355794j
p7 = 0.147399 -2.355794j
p8 = -6.461464
p9 = -10.958341
p10 = 0.000000 +4.000000j
p11 = 0.000000 -4.000000j
p12 = -20.000000
Плоскость корней характеристического полинома рис. 4.2
(отобразить только полюсы)
Рис. 4.2
(Масштабы и размеры всех графиков выбираются индивидуально).
Выводы о характере собственных движений в системе и об устойчивости всей системы: …
Выводы о возможности или невозможности установления ответственности отдельных объектов исходной модели или подмножеств объектов за указанные свойства системы (под отдельным объектом модели подразумевается звено со своей ПФ или фрагмент ПФ – полином числителя или знаменателя): …
2.2. Построение переходных процессов и их анализ по полной модели
На рис.4.3 – 4… представлены переходные процессы (а) и плоскости нулей и полюсов (б) для всех назначенных передач.
Рис. 4.3 Ф16
Рис. 4.4 Ф14
Рис 4.5 Ф56
Рис 4.6 Ф146
Проводятся аналогичные действия над всеми передачами.
Выводы о характере процессов в системе и о возможности суждения о свойствах всей системы по виду отдельных процессов:
Все процессы значительно отличаются друг от друга, судить о возможности определить свойства всей системы по виду отдельных процессов не представляется возможным. Также невозможно сделать вывод о том, какой из отдельных объектов исходной модели ответственен за характер переходного процесса по разным передачам системы.
3. Анализ структурных свойств системы без использования ПС
По рис. 4.1 производится структурный анализ модели без использования компьютера и соответствующего программного обеспечения.
Примечаеие! Предполагается предварительное изучение раздела 2(стр.1125) из [1].
3.1. Анализ структурных свойств, определяющих устойчивость системы и формирование конструкции характеристического полинома
Состав сильных компонент (СК)
: { , , … , };
: { , , … , };
… .
Состав контуров и отношения их некасания (в пределах каждой СК); выражение для определителя каждой i ; число слагаемых i .
…
= …
Общее число слагаемых : …
Блоки вне контурной части
: { , , … , }.
Выражение для характеристического полинома (в форме, аналогичной (2.7) из [1].
A = …
Объекты структурной схемы, не участвующие в обеспечении устойчивости:
{ , , … , }.
3.2. Анализ структурных свойств, определяющих передачи системы
Передача Ф1…
Состав пути P 11… : { , , … , }. Передача пути P11… = WiWj …Wk.
Минор пути: 11… = … .
Состав пути P 21… : { , , … , }. Передача пути P21… = … .
Минор пути: 21… = … .
… .
Выражение для передачи
Ф1… = (1/){ … }.
Множество звеньев, определяющих назначенную передачу Ф16 :
: { , , … , },
и звенья, от которых эта передача не зависит:
: { , , … , }.
Передача Ф1…
…
Проводятся аналогичные действия над всеми передачами.
4. Анализ структурных свойств системы c использованием ПС CLASSiC-3
Для исследования структурных свойств используем режимы анализа структурных особеностей в графической форме и в форме текстовой сводки.
4.1. Анализ устойчивости системы
“Сводка” структурных особенностей
Количество блоков: …
Количество связей: …
Контурная часть
Сильно связных подграфов - Сильных Компонент (СК): …
====================================================
СК #1 Блоки: { , , … , }
Контур #1(1) - блоки: { , , … , }
…
Число слагаемых определителя СК: …
СК #2
…
Общее число слагаемых определителя: …
Внеконтурная часть
==================
Блоки: { , , … , }
Выводы о соответствии полученных в пп. 3.1 и 4.1. результатов:
…
С использованием возможности формирования частных неизбыточных моделей (ЧНМ) в графической форме, найдем характеристические полиномы и их корни для каждой СК.
Сильня компонента СК1 (рис. 4…):
Рис. 4…
Примечание! Здесь и далее на рисунках рамку окна можно не копировать.
Примечание! Для расчета “Характеристик”, то есть ПФ, нулей и полюсов, переходного процесса и частотных характеристик, в модели должны быть назначены “Вход” и “Выход”. Для расчета характеристического полинома входное и выходное звено назначаются произвольно.
Характеристический полином СК1 приведен в таблице 4… .
Табл. 4. …
================================================
| | Передаточные функции |
| Система |-------------------------------|
| | Числитель |Знаменатель|Степень|
================================================
| Ном.Система | ... | ... | 0 |
| | ... | ... | 1 |
| | ... | ... | 2 |
| | | ... | 3 |
| | | ... | ... |
| | | ... | ... |
================================================
Корни характеристического полинома СК1 :
p1 (p#) =
p2 (p#) =
p3 (p#) =
…
В скобках указать номера этих корней, полученных по полной модели – п.2.1.
Сильня компонента СК…
…
Провести аналогичные действия для остальных СК.
Рассчитать корни знаменателей ПФ звеньев вне контурной части.
На рис.4… изображены корни характеристического полинома всей системы и указаны области принадлежности корней подмножествам объектов исходной модели (формируется рисунок, аналогичный рисунку 4.6 из [1], стр.50).
Рис. 4…
4.2. Анализ передач системы
С использованием возможности получения ЧНМ в графической форме, для каждой назначенной передачи:
Передача Ф1…
Рис.4…
“Сводка” структурных особенностей
Информация о назначенной передаче вход-выход:
=============================================
Блоки, определяющие передачу:
{ , , … , }
Блоки, к которым передача инвариантна:
{ , , … , }
Пути от входа к выходу:
Путь #1: блоки { , , … , }
Путь #2: блоки { , , … , }
…
Вывод о соответствии расчетов результатам п. 3.2.
================================================
| | Передаточные функции |
| Система |-------------------------------|
| | Числитель |Знаменатель|Степень|
================================================
| Ном.Система | ... | ... | 0 |
| | ... | ... | 1 |
| | ... | ... | 2 |
| | | ... | 3 |
| | | ... | ... |
| | | ... | ... |
================================================
На рис. 4… представлены переходные процессы (а) и плоскости нулей и полюсов (б) для данной передачи.
Рис. 4…. Ф1…
Вывод о соответствии характеристик результатам п. 2.2, где расчеты проведены по полной модели.
Примечание. Если ЧНМ и(или) характеристики совпадают с приведенными ранее, то повторять их не следует, достаточно сделать ссылку.
Передача Ф1…
…
Провести аналогичные действия для остальных передач.
Заключение