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
ТАУ Лабораторный практикум Вариант 5
Лабораторный практикум по курсу
2007
Общие требования к выполнению и оформлению лабораторных работ
Используемые сокращения
СУ система управления;
ПФ передаточная функция.
Используемое программное обеспечение
1. Выражения связывают управляющий сигнал u(t) на выходе регулятора с сигналом e(t) на его входе и описывают типовые законы (алгоритмы) управления.
Который их них соответствует пропорционально-интегральному закону?
2. Модель СУ задана структурной схемой рис.1.
Операторы звеньев (блоков) заданы передаточными функциями (ПФ).
Звено 1 – “сумматор”. Его ПФ W1(s) = 1/1 = 1.
Значения параметров ПФ остальных звеньев:
W2(s)=K1=50;
W3(s)=K2/(T1s+1)=0.5/(2s+1);
W4(s)=K3/(T2s+1)=1/(0.1s+1);
W5(s)=K4/s=0.05/s.
К какому классу (классам) относится математическая модель СУ ?
1: линейные; 2: непрерывные; 3: дискретные, 4: нелинейные.
Данная СУ ?
1: статическая, 2: с астатизмом 1-го порядка, 3: с астатизмом 2-го порядка.
С использованием графического редактора программы CLASSiC сформировать модель системы в соответствии со структурной схемой рис.1 и заданными операторами звеньев. Модель сохранить в файле, присвоив ей конкретное имя.
Модель сохранена в файле … .mdl.
Вид структурной схемы из графического редактора программы CLASSiC приведен на рис. 1а.
Рис.1а
Примечание. Здесь и далее. Приведенные рисунки, расчеты, таблицы и графики – от другого варианта. Показана примерная форма представления результата. При выполнении работы объект заменяется на “свой”.
Для контроля правильности ввода получить модель в текстовой форме из окна графического редактора моделей, команды меню “Вид””Модель – текстовая форма (сводка)”.
Модель: "….MDL"
===========================
Количество блоков: 4
Количество связей: 4
=========================================================
| | Передаточные функции | |
| Блоки |-------------------------------| Связи |
| | Числитель |Знаменатель|Степень| |
=========================================================
| #1 | 10 | 1 | 0 | 2 |
| Вход | | | | |
|------------|-----------|-----------|-------|----------|
| #2 | 2 | 1 | 0 | 3 |
| | | 1 | 1 | |
|------------|-----------|-----------|-------|----------|
| #3 | 1 | 1 | 0 | 4 |
| | | 0.1 | 1 | |
|------------|-----------|-----------|-------|----------|
| #4 | 0.1 | 0 | 0 | -1 |
| Выход | | 1 | 1 | |
=========================================================
Убедиться в соответствии таблицы заданной модели СУ.
3. Модель СУ задана в задаче2 (рис. 1). Какой принцип управления реализован? 1принцип разомкнутого управления, 2 принцип компенсации, 3принцип замкнутого управления (принцип обратной связи), 4 принцип комбинированного управления (одновременная реализация в СУ принципов 2 и 3).
4. На рис.2 показана общая структура, которая получена из модели задачи2.
Выразить через численные значения параметров звеньев передаточную функцию WP(s)=BP(s)/AP(s) разомкнутой СУ (т.е. системы без обратной связи).
WP(s)= 0.1/(0.2s3 + 5s2 + 2s + 0.1)
Результат автоматизированного расчета:
================================================
| | Передаточные функции |
| Система |-------------------------------|
| | Числитель |Знаменатель|Степень|
================================================
| Ном.Система | 0.1 | 0.1 | 0 |
| | | 2 | 1 |
| | | 5 | 2 |
| | | 0.2 | 3 |
================================================
Вывод о совпадении результата “ручного” и автоматизированного расчетов:
…
Примечание. ПФ выводится из окна “Характеристики”, команды меню “Вид”Передаточные функции (сводка)”.
5. Общая структурная схема СУ представлена на рис.2. Записать формулу, связывающую ПФ по управлению Ф(s)=Y(s)/F(s) замкнутой системы и ПФ WP(s) разомкнутой системы.
Ф(s)= WP(s) + 2WP(s) – WP(s).
Записать через численные значения параметров звеньев ПФ Ф(s) для СУ, заданной в задаче 2.
Ф(s)= … .
Результат автоматизированного расчета:
================================================
| | Передаточные функции |
| Система |-------------------------------|
| | Числитель |Знаменатель|Степень|
================================================
| Ном.Система | … | … | 0 |
| | … | … | 1 |
| | … | … | … |
================================================
Вывод о совпадении результата “ручного” и автоматизированного расчетов:
…
6. Структурная схема СУ представлена на рис.2. Записать формулу, связывающую ПФ по ошибке Фe(s)=E(s)/F(s) замкнутой системы и ПФ WP(s) разомкнутой системы.
Фe(s)= ….
Записать через численные значения параметров звеньев ПФ Фe(s) для СУ, заданной в задаче 2.
Фe(s)= ….
Результат автоматизированного расчета:
================================================
| | Передаточные функции |
| Система |-------------------------------|
| | Числитель |Знаменатель|Степень|
================================================
| Ном.Система | … | … | 0 |
| | … | … | 1 |
| | … | … | … |
================================================
Вывод о совпадении результата “ручного” и автоматизированного расчетов:
…
7. Модель системы задана в задаче 2. На вход системы подается единичное ступенчатое воздействие f(t)=1(t) (изображение этой функции F(s) = 1/s). Чему равно значение установившейся ошибки ?
Рассчитать, используя теорему преобразования Лапласа о конечном значении оригинала.
eуст=lim … = ….
На рис.3 приведены графики процессов в системе и показана установившаяся ошибка.
Рис. 3
Вывод о совпадении результата “ручного” и автоматизированного расчетов:
…
8. Модель системы задана в задаче 2. На вход системы подается воздействие с постоянной скоростью f(t)=at=0.1t (изображение F(s)=a/s2). Чему равно значение установившейся ошибки ?
Рассчитать, используя теорему преобразования Лапласа о конечном значении оригинала.
eуст=….
На рис.4 приведены графики процессов в системе и показана установившаяся ошибка.
Рис. 4
Вывод о совпадении результата “ручного” и автоматизированного расчетов:
…
9. Модель замкнутой СУ задана в задаче 2. В каких рассмотренных выше задачах фигурирует характеристический полином системы?
В задачах № … , … , в выражениях … (указать, где представлен).
10. Модель СУ задана в вопросе 2. Провести анализ устойчивости этой системы. Использовать алгебраический критерий Гурвица.
1: система устойчива,
2: система нейтральна (находится на нейтральной границе устойчивости),
3: система находится на колебательной границе устойчивости,
4: система неустойчива.
(Привести необходимые вычисления и обосновать ответ).
11. Модель СУ задана в вопросе 2. Усиление в контуре обратной связи K=K1K2K3K4. Есть возможность изменять (варьировать) параметр K1. Kкр “критический” коэффициент усиления контура, при котором система находится на колебательной границе устойчивости. Чему равно значение K=Kкр ? Использовать алгебраический критерий Гурвица.
Kкр=….
(Привести необходимые вычисления и обосновать ответ).
На рис.5 приведены графики процесса в системе при K=Kкр.
Рис. 5
Вывод о совпадении результата “ручного” и автоматизированного расчетов:
…
12. Модель СУ задана в задаче 2. Изменяем оператор звена 4: W4(s)=K3/(T2s+1). Полагаем T2=0. В результате получаем W4(s)=K3.
Определить область устойчивости для коэффициента усиления контура – интервал значений (KminKKmax), при котором система устойчива.
1: (0K1.25); 2: (0K100); 3: (0K); 4: (K).
(Обосновать ответ).
13. Модель замкнутой СУ задана в вопросе 2.
Построить с использованием программы CLASSiC амплитудную Lр() и фазовую р() логарифмические частотные характеристики разомкнутой системы.
Скопировать график в данный отчет. На этом же графике с помощью средств рисования WORD построить асимптотическую ЛАХ, обозначить графики и показать запас по фазе (если система устойчива).
Примечание. Для указанных построений могут быть использованы элементы рис.6, приведенного в качестве образца; для этого рисунок следует “Разгруппировать”.
На рис.6 приведены результаты расчета и требуемые построения.
Рис. 6
Результат автоматизированного расчета:
Частота среза: 0.6823 рад/с
Запас по фазе: 21.3864 град
Частота пи: 1.0000 рад/с
Запас по модулю: 6.0206 дБ
Примечание. Частотные показатели качества в программе CLASSiC выводятся из окна “Характеристики”, команды меню “Графики”Показатели качества”. При этом должно быть активизировано окно “Частотные характеристики”.
13. На рис.7 построены качественно амплитудно-фазовые частотные характеристики WP(j) разных разомкнутых СУ.
Которая из этих характеристик соответствует системе, заданной в задаче 2 ?
1; 2; 3; 4.
14. Модель СУ задана в вопросе 2. Изменяем оператор звена 5. Полагаем W5(s)=K4.
Которая из частотных характеристик, изображенных на рис.7, соответствует такой системе?
1; 2; 3; 4.
15. На рис.8 построена качественно амплитудно-фазовая частотная характеристика WP(j) некоторой разомкнутой СУ.
Проанализировать устойчивость системы в замкнутом состоянии. Использовать критерий Найквиста.
1: система устойчива,
2: система нейтральна (находится на нейтральной границе устойчивости),
3:система находится на колебательной границе устойчивости,
4: система неустойчива.
(Обосновать ответ).
EMBED CPaint5
Lр()
р()
Lр,ас()
(φ)
ср
1/T2
1/T3
1/T1