Файл: Руководство к лабораторным работам по дисциплине Теория управления для студентов по направлению Т. 02 Автоматика и управление в технических системах.doc

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.12.2023

Просмотров: 102

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4

Контрольные вопросы

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 11

Таблица 12

Нелинейные системы




ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 11


Исследование импульсных систем управления
Цель работы: получение передаточных функций дискретных систем управления, путем применения z-преобразования; исследование временных характеристик дискретных систем управления.
Краткие теоретически сведения:

Характерная особенность импульсных систем заключается в том, что, по крайней мере, одна из координат (переменных) в них подвергается квантованию (прерыванию) по времени. Эти квантованные по времени величины при помощи импульсной модуляции преобразуются в последовательность импульсов, которые воздействуют на непрерывную часть системы. Процесс квантования и импульсной модуляции осуществляется импульсным элементом.

Таким образом, импульсная система состоит из импульсного элемента (ИЭ) и непрерывной части (НЧ), составленной из типовых динамических звеньев (рис.38).


Рис.38. Функциональная схема импульсной системы:
ИЭ - импульсный элемент; НЧ - непрерывная часть
В импульсной системе импульсный элемент преобразует непрерывно изменяющуюся величину в последовательность модулированных импульсов (рис.39).



Рис.39. Временные диаграммы изменения сигналов на входе x и
выходе x* импульсного элемента
Z-преобразование. Подобно тому, как применение преобразования Лапласа к линейным дифференциальным уравнениям дало возможность получить удобную методику анализа непрерывных систем, для дискретных систем также был разработан ряд специальных преобразований. Из них наибольшее распространение получили дискретное преобразование Лапласа z-преобразование.

Z-пребразованием решетчатой функции x[nT] называется функция комплексного аргумента z, определяемая выражением



при z>R=1/ , где  - радиус сходимости ряда.

Функция x[nT] называется оригиналом, а функция X(z) - изображением или z-пребразованием функции x[nT].


Преобразование, в котором z = esT, было введено Я.З.Цыпкиным под названием “дискретное преобразование Лапласа”.

Z-пребразование дает возможность получить из X(z) значение ординат решетчатой функции x[nT] в моменты квантования. Но в системах управления с непрерывными динамическими частями процесс непрерывен и между моментами n = 0, 1, 2 ... Для нахождения этих ординат необходимо рассмотреть последовательности для других дискретных моментов с тем же интервалом повторения, но смещенных на значение T: t = (n+)T при 0    1. Это можно делать с помощью модифицированного z-преобразования.

Таблица 12


Z - преобразования функций времени

x(t)
X(s)
x[nT]
X(z)

(t)
1
[nT]
1

1(t)
1/s
1[nT]
z/(z-1)

t
1/s2
nT
Tz/(z-1)2



1/(s+)


z/(z-d)

(d= )


t2/2!

1/s3

(nT)2/2!




1/(s+)2




(d= )




1/(s+)3




(d= )


Порядок проведения работы:

  1. Даны передаточные функции ; ; . Исследуйте их временные характеристики (переходная характеристика, весовая характеристика), коэффициент α возьмите из табл.12.


  2. Примените z-преобразование получите передаточные функции дискретных объектов.

  3. Полученные математические модели реализуйте в виде блоков библиотеки MATLAB SIMULINK (Discrete). Исследуйте временные характеристики.

  4. Полученные результаты сравните с временными характеристиками непрерывных объектов. Сделайте вывод.

Таблица 12

№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

α
0,9
0,3
0,4
0,6
0,2
0,5
0,1
0,7
0,8
1,1


Контрольные вопросы:

  1. Сформулируйте определение дискретных систем. Какова структура и классификация импульсных систем?

  2. Расскажите о математическом аппарате исследования импульсных систем.

  3. Сформулируйте теорему Котельникова-Шеннона. Поясните ее физический смысл и практическое значение при проектировании дискретных систем.

  4. Поясните методы определения передаточных функций импульсных систем. Каковы особенности передаточных функций статических и астатических систем?

  5. Каким образом определяются частотные характеристики импульсных систем?

  6. Какими способами определяются переходные процессы в дискретных системах?

  7. Сформулируйте условия устойчивости импульсных систем.

  8. Каким образом оценивается точность работы импульсных систем?

  9. Каков порядок синтеза цифровых систем? Перечислите методы определения передаточных функций корректирующих устройств. Укажите виды структурных схем цифровых фильтров.

  10. Запишите стандартную форму уравнений в пространстве состояний. Поясните физический смысл уравнений.


ЛИТЕРАТУРА
Линейные системы

  1. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. - М.: Наука, 1975. - 768с.

  2. Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления. - М.: Наука, 1989. - 304с.

  3. Попов Е.П. Теория нелинейных систем автоматического регулирования и управления. - М.: Наука, 1979. - 256с.

  4. Первозванский А.А. Курс теории автоматического управления. - М.: Наука, 1986. - 616с.

  5. Воронов А.А. Основы теории автоматического управления. Особые линейные и нелинейные системы. - М.: Энергоиздат, 1981. - 304 с.

  6. Коновалов Г.Ф. Радиоавтоматика. - М.: Высшая школа, 1990. - 335с.

  7. Топчеев Ю.И. Атлас для проектирования систем автоматического регулирования. - М.: Машиностроение, 1989. - 752 с.

  8. Куропаткин П.В. Теория автоматического управления. - М.: Высшая школа, 1973. - 507 с.

  9. Теория управления. Терминология / Под ред. Б.Г.Волика. - М.: Наука, 1988. - 56 с.

  10. Расчет автоматических систем / Под ред. А.В.Фатеева. - М.: Высшая школа, 1973. - 336 с.

  11. Сборник задач по теории автоматического регулирования и управления / Под ред. В.А.Бесекерского. - М.: Наука, 1978. - 512 с.

  12. Иващенко Н.Н. Автоматическое регулирование. М.: Машиностроение, 1978. - 609 с.

  13. Юревич Е.И. Теория автоматического управления. - Л.: Машиностроение, 1980. - 412 с.

  14. Дидук Г.А. Методы теории матриц и их применение для исследования и проектирования систем управления. - Л.: СЗПИ, 1986. - 83 с.

  15. Мирошник И.В., Болтунов Г.И. Системы и устройства управления технологическим оборудованием. - Л., 1990. - 38 с.

  16. Имаев Д.Х. и др. Анализ и синтез систем управления. Теория. Методы. Примеры решения типовых задач с использованием персонального компьютера. - Санкт-Петербург, Гданьск, Сургут, Томск, 1998. - 172 с.



Нелинейные системы


  1. Андриевский Б.Р., Фрадков А.Л. Избранные главы теории автоматического управления с примерами на языке MATLAB. - СПб.: Наука, 1999. - 467 с.

  2. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. - М.: Наука, 1975. - 768 с.

  3. Бесекерский В.А. Цифровые автоматические системы. - М.: Наука, 1976. - 576 с.

  4. Бесекерский В.А., Изранцев В.В. Системы автоматического управления с микроЭВМ. - М.: Наука, 1987. - 320 с.

  5. Воронов А.А. Основы теории автоматического управления. Особые линейные и нелинейные системы. - М.: Энергоиздат, 1981. - 304 с.

  6. Дроздов В.Н., Мирошник И.В., Скорубский И.В. Системы автоматического управления с микроЭВМ. - Л.: Машиностроение, 1989. - 284 с.

  7. Иващенко Н.Н. Автоматическое регулирование. - М.: Машиностроение, 1978. - 609 с.

  8. Имаев Д.Х., Ковальски З., Кузьмин Н.Н., Пошехонов Л.Б., Цапко Г.П., Яковлев В.Б. Анализ и синтез систем управления. Теория. Методы. Примеры решения типовых задач с использованием персонального компьютера. - Санкт-Петербург, Гданьск, Сургут, Томск, 1998. - 172 с.

  9. Коновалов Г.Ф. Радиоавтоматика. - М.: Высшая школа, 1990. - 335 с.

  10. Куропаткин П.В. Теория автоматического управления. - М.: Высшая школа, 1973. - 507 с.

  11. Мирошник И.В., Никифоров В.О., Фрадков А.Л. Нелинейное и адаптивное управление сложными динамическими системами. - СПб.: Наука, 2000. - 549 с.

  12. Первозванский А.А. Курс теории автоматического управления. - М.: Наука, 1986. - 616 с.

  13. Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления. - М.: Наука, 1989. - 304 с.

  14. Попов Е.П. Теория нелинейных систем автоматического регулирования и управления. - М.: Наука, 1979. - 256 с.

  15. Расчет автоматических систем / Под ред. А.В.Фатеева. - М.: Высшая школа, 1973. - 336 с.

  16. Теория автоматического управления: Учеб. для вузов в 2-х частях / Под ред. А.А.Воронова. 2-е изд. - М.: Высшая школа, 1986.

  17. Топчеев Ю.И. Атлас для проектирования систем автоматического регулирования. - М.: Машиностроение, 1989. - 752 с.

  18. Цыпкин Я.З. Теория линейных импульсных систем. - М.: Физматгиз, 1963. - 968 с.

  19. Цыпкин Я.З. Релейные автоматические системы. - М.: Наука, 1974. - 576 с.

  20. Юревич Е.И. Теория автоматического управления. - Л.: Машиностроение, 1980. - 412 с.

Смотрите также файлы