Файл: ТАУ 6-10(2010).doc

Лабораторная работа №6 Переходные процессы в линейных системах автоматического управления

Цель работы: экспериментальное исследование линейных систем с помощью переходных характеристик.

Программа работы

1. Рассчитать и построить переходный процесс на выходе типовых звеньев линейных САУ при единичном ступенчатом входном воздействии.

2. Рассчитать и построить переходный процесс на выходе замкнутой линейной системы автоматического управления при единичном ступенчатом входном воздействии.

3. Снять переходные характеристики типовых звеньев линейных САУ при единичном ступенчатом воздействии на входе звена.

4. Снять переходную характеристику замкнутой линейной САУ при ступенчатом входном воздействии.

5. По экспериментально снятым переходным характеристикам звеньев определить их параметры.

6. Составить отчет.

Порядок выполнения работы

Первые два пункта выполняются при подготовке к работе.

При снятии переходных характеристик типовых звеньев собирается схема набора согласно рис.6. На вход ОУ подаются импульсы прямоугольной формы с внешнего генератора импульсов (через гнездо «sin»). Частоту импульсов необходимо подобрать так, чтобы к концу действия входного импульса переходный процесс закончился. Необходимо также установить такую амплитуду входного сигнала, чтобы все ОУ работали в линейной части своих статических характеристик.

Переходная характеристика замкнутой системы снимается точно также, как переходные характеристики типовых звеньев.

Для наблюдения переходного процесса необходимо на первый луч осциллографа подать сигнал с генератора импульсов, а на второй луч сигнал с выхода системы или звена.

Варианты значений параметров для звеньев необходимо взять из работы №2. Варианты заданий для системы необходимо взять из работы №4, при этом коэффициент передачи разомкнутой системы следует взять равным 0,5(округлив его таким образом, чтобы он представлял произведение целых чисел 2 и 5).

Содержание отчета

В отчете необходимо привести:

• формулы для расчета и графики переходных процессов на выходе типовых звеньев линейных САУ при единичном ступенчатом воздействии;

• расчетный график переходного процесса на выходе замкнутой линейной системы при единичном ступенчатом воздействии;

• полученные экспериментальным путем графики переходных процессов на выходе типовых звеньев линейных САУ и на выходе замкнутой системы при подаче на вход единичного ступенчатого воздействия;

• выводы по работе, в которых необходимо дать оценку степени совпадения экспериментальных и расчетных зависимостей и указать причины их расхождения.

Контрольные вопросы

1. Что называется переходной функцией?

2. Что называется весовой функцией?

3. Что такое качество процессов управления?

4. Какими показателями оценивается качество установившихся процессов?

5. Какими показателями оценивается качество переходных процессов?

6. Виды переходных процессов?

Лабораторная работа №7 Статические характеристики нелинейных звеньев и их соединений

Цель работы: исследование статических характеристик нелинейных звеньев и их соединений, ознакомление со способами моделирования нелинейных статических характеристик; приобретение навыков в составлении математического описания нелинейных звеньев.

Программа работы

1. При подготовке к работе, пользуясь статическими характеристиками нелинейных звеньев, приведенными в таблице 6, построить статические характеристики соединений звеньев для заданных вариантов, приведенными в таблице 7.

Таблица 6

Таблица 7

2. Снять статические характеристики простейших нелинейных звеньев, схемы которых даны в таблице 6, произвести аппроксимацию их отрезками прямых линий и сравнить с идеализированными характеристиками приведенными в таблице 6.

3. Снять статические характеристики заданных соединений звеньев и сравнить их с расчетными.

4. Для заданных соединений звеньев определить осциллограммы колебаний на выходе отдельных звеньев при подаче на вход соединения гармонического воздействия.

5. Составить математическое описание всех статических характеристик звеньев и соединений.

Порядок выполнения работы

1. Снятие статических характеристик простейших нелинейных звеньев.

Перед снятием статических характеристик необходимо откалибровать соответствующим образом осциллограф по каналам «Х» и «Y».

Статические характеристики звеньев обычно снимаются путем измерения выходной величины звена при ряде значений входной. Однако этот путь является достаточно трудоемким. С другой стороны, можно получить на экране осциллографа сразу всю статическую характеристику. Для этого подают низкочастотный гармонический сигнал на вход звена и одновременно на вход «Х» осциллографа. Выходной сигнал звена подают на вертикальный вход «Y» осциллографа и выключают развертку. Установив соответствующее усиление по входам осциллографа, на экране наблюдают статическую характеристику. Следует иметь в виду, что входные цепи осциллографа имеют емкостный характер и поэтому наблюдаемая характеристика имеет определенные искажения, уменьшить которые можно подстройкой частоты входного гармонического сигнала.

Методика калибровки осциллографа приведена в описании стенда.

2. Снятие статических характеристик соединений звеньев.

Собрать схему соединений звеньев в соответствии с заданным вариантом.

Снять статическую характеристику соединения звеньев по методике приведенной в пункте 1.

3. Для заданных соединений звеньев снять осциллограммы на выходе каждого звена при подаче на вход соединения гармонического сигнала.

4. Для каждого звена и для соединения звеньев составить математическое описание их статических характеристик.

Содержание отчета

В отчете должны быть приведены:

• схемы звеньев и соединений звеньев;

• расчетные и экспериментальные статические характеристики;

• математическое описание статических характеристик;

• выводы по работе, в которых необходимо указать степень соответствия расчетных и экспериментальных результатов, а также сделать заключение о влиянии варьируемых параметров звеньев на характеристики соединений.

Контрольные вопросы

1. Какие САУ называются нелинейными?

2. На какие виды делятся нелинейные статические характеристики?

3. Типовые нелинейности?

4. Как определяются суммарные статические характеристики при различных схемах соединений нелинейных звеньев?

Лабораторная работа №8

Фазовые траектории динамических систем

Цель работы: изучение процессов в простейших линейных системах с помощью фазовой плоскости.

Программа работы

1. При подготовке к работе найти передаточную функцию системы и определить области варьируемых параметров, в которых имеют место особые точки типа «узел» и «фокус». Составить дифференциальные уравнения фазовых траекторий и путем их решения построить фазовые траектории заданной линейной системы.

2. Набрать на лабораторном стенде схему линейной системы и получить фазовые траектории при подаче на вход воздействия от генератора прямоугольных импульсов. При этом осциллограф должен быть предварительно откалиброван по входам «Х» и «Y» по ранее приведенной методике.

3. Составить отчет.