ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.02.2025
Просмотров: 7879
Скачиваний: 1
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
П
ри
этом существует очевидное соотношениеv
F.
Таким образом, измерение силы F или приводимых к ней величин (давление, ускорение) осуществляется измерением напряжения v между зажимами пьезоэлектрика.
3. Эффект электромагнитной индукции
Я
вление
электромагнитной индукции заключается
в том, что при перемещении проводника
в постоянном электромагнитном поле с
вектором магнитной индукции возникает
э.д.с.e
, пропорциональная магнитному потоку,
и, следовательно, скорости перемещения.
Соответствующая схема, поясняющая
данный эффект, приведена на рисунке
5.5, где
- скорость
вращения проводящего контура.
Зависимость
между скоростью ,
магнитной
индукцией B
и э.д.с. e
может
быть получена из выражения
.
Пассивные датчики
В пассивных датчиках некоторые параметры выходного импеданса могут меняться под воздействием измеряемой величины.
Импеданс датчика, с одной стороны, обусловлен геометрическими размерами его элементов, а с другой – свойствами материалов: удельным сопротивлением , магнитной проницаемостью , и диэлектрической постоянной
В таблице 5.2 приведены физические принципы преобразования величин и материалы, используемые для построения пассивных датчиков.
Таблица 5.2. Физические принципы преобразования величин и материалы, используемые для построения пассивных датчиков
|
Измеряемая величина |
Электрическая характеристика, изменяющаяся под действием измеряемой величины |
Тип используемых материалов |
|
Температура |
Сопротивление |
Металлы, полупроводники |
|
Деформация |
Сопротивление |
Сплавы никеля, легированный кремний |
|
Перемещение |
Сопротивление |
Магниторезистивные материалы |
|
Плотность |
Сопротивление |
Хлористый литий, окись алюминия |
Импеданс пассивного датчика и его изменения можно измерить не иначе, как включая датчик в специальную электрическую схему, содержащую источник питания и схему формирования сигнала.
Комбинированные датчики
При измерениях некоторых неэлектрических величин не всегда удается преобразовать их непосредственно в электрическую величину.
В этих случаях осуществляется двойное преобразование исходной (первичной) измеряемой величины в промежуточную, которую затем преобразуют в электрическую.
Б
лок
схема комбинированного датчика в общем
случае можно представить в виде,
приведенном на рисунке 5.6.
5.2. Основные характеристики датчиков
5.2.1. Погрешности измерений
Датчик в определенных условиях эксплуатации подвергается воздействию не только измеряемой величины, но и других физических величин, именуемых влияющими, к которым чувствителен датчик.
В идеальном случае имеет место связь
,
а фактически имеет место
,
(5.3)
где m – измеряемая величина;
gi – величины, влияющие на датчик.
Для уменьшения погрешности датчиков, очевидно, необходимо:
снизить значения влияющих величин gi путем соответствующей защиты датчика;
стабилизировать влияющие величины gi и градуировать датчик с учетом этих величин.
Случайные ошибки измерений приводят к разбросу результатов при повторении измерений.
Статистическая обработка результатов позволяет определить наиболее вероятные значения измеряемой величины и оценить пределы его погрешности.
Статистическую обработку осуществляют по выражениям:
-
среднее значение измеряемой величины
;
(5.4)
разброс результатов, выраженный через его среднеквадратическое отклонение (СКО)
,
(5.5)
где n - количество измерений.
Вероятность нахождения случайно измеряемой величины m в некотором диапазоне изменения находится по выражению
,
(5.6)
где
- плотность распределения величины
(плотность вероятности).
В случае нормального закона распределения [4] плотность определяется по зависимости:
.
(5.7)
Наиболее
вероятная величина m
равна
,
а вероятность появления результатов
измерения в указанных ниже пределах
равна:
(5.8)
Очевидно,
чем меньше СКО
,
тем выше сходимость результатов, а
отсюда можно ограничиться и меньшим
количеством измерений величиныm.
5.2.2. Чувствительность датчиков
Чувствительность датчика S является определяющим параметром при выборе датчика.
Чувствительность определяется по зависимости:
,
(5.9)
где
- вариации сигнала на выходе датчика;
- изменение
измеряемой величины;
- некоторое значение
измеряемой величины, вблизи которого
производится измерение.
Единицы измерения зависят от принципа работы датчика и природы измеряемой величины.
Например, для терморезистора размерностью является [Ом / 0С], а для термопары - [мкВ / 0С].
В зависимости от частоты изменений измеряемой величины существует два режима работы датчиков:
статический, если измеряемая величина постоянная или меняется медленно;
динамический, если измеряемая величина меняется быстро.
Отношение
величины на выходе
к соответствующей измеряемой величине
называютстатическим
коэффициентом
преобразования
,
(5.10)
где
- рабочая точка.
Это
отношение
не зависит
от рабочей точки и совпадает
с чувствительностью
только в том
случае, когда
статическая характеристика является
прямой, проходящей через начало координат.
В
наиболее
общей форме
связь между величинами
и
представляют собойдифференциальные
уравнения.
Зависимость
чувствительности в динамическом режиме
от частоты f,
т.е.
,
являетсячастотной
характеристикой
датчика.
Частотные характеристики связаны с порядком дифференциального уравнения, описывающего работу датчика.
Частотная характеристика датчика первого порядка
Такой датчик описывается дифференциальным уравнением вида
,
(5.11)
где A, B – постоянные коэффициенты.
Если
измеряемая величина
меняется по гармоническому закону вида
,
(5.12)
где
- амплитуда величины, а
- круговая частота, то выходная величина
датчика
может быть определена по зависимости
,
(5.13)
где
- амплитуда выходной величины датчика,
- сдвиг фазы выходного сигнала датчика
относительно входного.
В
комплексной форме вместо выражений(5.12) и (5.13)
соответственно имеем:
,
(5.14)
.
(5.15)
Частотная характеристика датчика второго порядка
В этом случае датчик описывается дифференциальным уравнением вида
, (5.16)
где A, B , С – постоянные коэффициенты.
Как пример в качестве такого датчика рассмотрим акселерометр, который служит для определения ускорений движения объекта.
Схема акселерометра представлена на рисунке 5.7, где M, R - масса и пружина.
Эта система помещена в корпус, в котором находится датчик положения и схема вывода наружу электрического сигнала, регистрирующего движение чувствительной массы относительно продольной оси корпуса.