ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.12.2024
Просмотров: 10059
Скачиваний: 3
СОДЕРЖАНИЕ
Министерство образования и науки Российской Федерации
1. Современное состояние проблемы моделирования систем
1.1. Моделирование как метод научного познания. Философские аспекты моделирования
1.2. Использование моделирования при исследовании и проектировании систем
1.2.1. Особенности разработки систем
1.2.2. Особенности использования моделей
1.2.3. Перспективы развития методов и средств моделирования систем
2. Основные понятия теории моделирования систем
2.1. Принцип системного подхода в моделировании систем
2.1.1. Структура системы – совокупность связей между элементами системы
2.1.2. Экспериментальные исследования систем
2.2. Стадии разработки моделей
2.3.2. Основные понятия теории размерности
2.4. Общая характеристика проблемы моделирования систем
2.4.2. Характеристики моделей систем
2.4.3. Цели моделирования систем
2.5. Классификация видов и методов моделирования систем
2.5.1. Классификационные признаки
2.5.2. Математическое моделирование.
2.7. Разработка вычислительного метода
2.8. Проверка (тестирование) модели
3. Математическое моделирование
3.1. Задачи и цели исследования математических моделей
3.2. Методология математического моделирования. Системный анализ
3.2.2. Этапы системного анализа и декомпозиция
3.3. Классификация математических моделей
3.4. Методы формализованного описания системы
3.4.1. Математическая модель по “входу-выходу”
3.4.2. Математическая модель в пространстве состояний
3.4.3. Описание линейных систем в пространстве состояний
3.4.4. Реализация систем в пространстве состояний
3.5. Методы построения математических моделей и их применение в сапр
3.5.1. Методы построения математических моделей
3.5.2. Математические модели с точки зрения сапр
3.5.4. Методика составления уравнений динамики элементов сау
3.6. Математические модели системы управления. Понятие об оптимальном управлении
4. Экспериментальное определение динамических характеристик объектов моделирования
4.1. Понятие о динамических характеристиках объектов
4.2. Определение динамических характеристик элементов систем по временным характеристикам
4.2.1. Определение статических характеристик
4.2.2. Определение динамических характеристик объектов с помощью периодических воздействий
4.4.1. Временные характеристики и их свойства
4.4.2. Определение характеристик апериодического звена
4.4.3. Определение характеристик колебательного звена
4.3. Формы описания динамических свойств объектов
4.4. Синтез пассивных двухполюсников и четырехполюсников
4.3.1. Разложение передаточной функции активного четырехполюсника
4.3.2. Способы синтеза двухполюсников
4.5. Экспериментальная отработка характеристик системы управления движущимся объектом
4.5.2. Алгоритмы обработки внешнетраекторных измерений
5. Динамические свойства воспринимающих элементов и датчиков
5.1. Основные определения и понятия
5.2. Основные характеристики датчиков
5.2.2. Чувствительность датчиков
5.3. Схемы формирования сигналов пассивных датчиков
5.4.1. Определения и основные зависимости
5.4.4. Тепловые приемники излучения
5.5.1. Методы измерения температуры
5.6. Датчики положения и перемещения
5.6.1. Методы определения положения и перемещения
5.6.2. Резисторные потенциометры
5.8.1. Электродинамическая тахометрия
5.9. Датчики ускорения, вибрации и удара
5.9.2. Принцип действия сейсмических датчиков
5.10. Датчики скорости, расхода и уровня жидкости
5.10.2 Датчики и методы измерения скорости жидкости
5.10.3. Измерение расхода жидкости
5.10.4. Измерение и указание уровня жидкости
5.12.1. Распространение плоской волны
5.12.2. Распространение трехмерной волны
5.12.4. Измерение интенсивности
6. Основы технологии имитационного моделирования
6.1. Основные определения и понятия
6.2. Область применения и классификация имитационных моделей
6.3. Описание поведения системы
6.3.2. Методика моделирования случайных факторов
6.3.3. Два подхода к моделированию случайных чисел
6.4. Оценка качества псевдослучайных чисел
6.5. Оценка качества имитационного моделирования
7.1. Полунатурное моделирование
7.1.2. Автоматизация испытаний на основе полунатурного моделирования
8. Анализ систем управления с эвм
8.2. Особенности систем управления с эвм
8.2. Основные положения из теории дискретных линейных систем
8.2.2. Линейные системы с постоянными параметрами
8.2.3.1. Решение разностных уравнений методом прямой подстановки
8.3. Расчет цифровых фильтров по фильтрам непрерывного времени
8.3.1 Методика синтеза цифровых фильтров. Общие положения
8.3.2 Методы дискретизации аналоговых фильтров
9. Моделирование свойств объектов с помощью системыMatLab
9.2. MatLab как научный калькулятор
9.2.3. Простейшие операции с векторами и матрицами
9.2.4. Некоторые функции прикладной численной математики
9.2.5. Построение простейших графиков
9.3. Исследование линейных стационарных систем (лсс)
9.3.1. Классы пакета control.L
9.3.2. Ввод и преобразование моделей
9.4. Моделирование динамических процессов с помощью подсистемы MatLab simulink
9.4.1. Краткие сведения о подсистеме MatLab simulink
9.4.2. Запуск подсистемы simulink
9.4.4. Некоторые основные приемы подготовки и редактирования модели
9.4.5. Установка параметров моделирования и его выполнение
9.2.2. Результат составления модели
Приложения п1. Динамические характеристики объектов моделирования
П2. Примеры составление функциональной и структурной схемы динамической системы
П2.2. Система сопровождения цели
П2.3. Система автоматического наведения летательного аппарата на объект
П2.4. Система управления уровнем жидкости
Введем обозначения:
h0 – координата некоторой точки «а» корпуса;
h – текущее положение точки b массы, выбранной так, что положению покоя соответствует h= h0;
F - коэффициент силы вязкого трения, пропорциональной перемещению массы относительно корпуса;
C – коэффициент восстанавливающей силы пружины, пропорциональной перемещению массы M относительно корпуса.
Уравнение движения массы в общем виде можно записать
.
(5.17)
Вторичный
преобразователь чувствителен только
к относительному перемещению
.
Тогда уравнение (5.17) можно переписать
,
(5.18)
где
- ускорение массы, направленное вдоль
оси акселерометра.
Очевидно,
что при
в установившемся режиме имеет место
,
(5.18)
т.е. перемещение массы пропорционально ее ускорению.
5.2.3. Быстродействие датчика
Правильные измерения датчика обеспечиваются в установившемся режиме его работы.
Установившемуся режиму предшествует переходный процесс.
Время переходного процесса датчика можно определить решением дифференциального уравнения, описывающего этот датчик.
Быстродействие – это параметр датчика, позволяющий оценить, как выходная величина следует во времени за изменяющейся измеряемой величиной.
Параметр,
используемый для количественного
описания быстродействия – это время
установления,
т.е. интервал времени, который должен
пройти после резкого ступенчатого
воздействия до достижения фиксированной
величины
относительно установившегося значения.
Время
установления нужно определять, указывая
величину
,
которой оно соответствует
.
Покажем, как определять время установления для датчиков, описываемых уравнениями первого и второго порядка.
Датчик первого порядка
При
ступенчаом изменении величины
по закону
(5.19)
решение дифференциального уравнения вида (5.11)
(5.20)
с начальными условиями
(5.21)
имеет вид
,
(5.22)
где
- величина
в установившемся режиме;
-
постоянная времени датчика.
Время
установления
можно определить из (5.22) после
соответствующих элементарных
преобразований:
(5.23)
Датчик второго порядка
В этом случае решается дифференциальное уравнение вида (5.16)
(5.23)
с начальными условиями
(5.24)
Для
установившегося режима имеет место
.
В этом случае переходный режим описывается синусоидой с амплитудой, убывающей по экспоненте:
, (5.25)
где
.
(5.26)
Время
установления
опеделяется из последних выражений
выражений (5.25) и (5.26) аналитическим или
гафоаналитическим способом. В виду
громоздкости аналитического способа
наиболее эффективным является второй.
5.3. Схемы формирования сигналов пассивных датчиков
5.3.1. Общие характеристики
Вариации
импеданса
пассивного датчика, связанные с
изменениями измеряемой величины
,
могут быть преобразованы в электрический
сигнал путем включения датчика с
источником напряжения
или тока
визмерительную
схему.
При
этом измерительная схема характеризуется
собственным импедансом
,
а измеряемая величина преобразуется
либо в напряжение выходного электрического
сигнала
,
(5.27)
как в случае потенциометрических и мостовых схем, либо - в изменение частоты
(5.28)
как в генераторных схемах.
Изменению
измеряемой величины соответствует
изменение
импеданса датчика, которое в зависимости
от типа схемы вызывает изменение либоамплитуды,
либо частоты
измеряемого напряжения.
Общая
чувствительность
измерительной схемы равна:
- для амплитуды сигнала
,
или
(5.29)
-
для частоты сигнала
,
или
.(5.30)
Здесь
,
- чувствительности собственной схемы
формирования;
- чувствительность
датчика.
П
римеризмерительной
потенциометрической схемы c
пассивным датчиком представлен на
рисунке 5.8.
5.3.2. Потенциометрические схемы датчиков
Схема с резистивными датчиками
Схема такого датчика приведена на рисунке 5.9.
Датчик
с изменяющимся сопротивлением
включен последовательно с резистором
постоянного сопротивления
,
питается источником с внутренним
сопротивлением
,
э.д.с.
которого постоянна или переменна.
Напряжение
на выходе датчика
обычно
не зависит от используемого измерительного
прибора, оно определяется по выраженрию:
.
(5.31)
В
общем случае напряжение
,
определяемое по приведенной формуле
(5.31), является нелинейной функцией от
сопротивления
.
Поэтому выражение необходимо линеаризовать.
При этом желательно, чтобы вариации
были пропорциональны вариации
сопротивления датчика.
Схема с индуктивными и емкостными датчиками
Схема такого датчика представлена на рисунке 5.10. Здесь полагается, что импеданс датчика определяется выражением
,
(5.32)
где
- активное (резистивное) сопротивление
датчика;
- индуктивное или
емкостное сопротивление датчика.
Импеданс измерительной схемы соответственно в общем виде определяется выражением
,
(5.33)
Сопротивления
и
включены последовательно в цепь с
источником синусоидальной э.д.с.
.
Недостатки потенциометрической схемы
Потенциометрические схемы датчиков имеют недостатки:
1) Они связаны с опасностью изменения чувствительности из-за дрейфа источников питания и паразитных влияний;
2) Кроме того, в выходном сигнале может присутствовать постоянная составляющая, не содержащая полезной информации.
5
.3.3.
Мостовые схемы датчиков
Мостовые схемы позволяют исключить постоянную составляющую измеряемого напряжения, присутствующего в потенциометрических схемах.
Мостовая схема представляет собой двойной потенциометр с дифференциальным включением. Соответствующая обобщенная схема представлена на рисунке 5.11.