Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
СТРУКТУРНІ ПЕРЕТВОРЕННЯ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ.
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Кафедра автоматизації теплових і хімічних процесів АТХП
Інформація про роботу
Рік:
2006
Тип роботи:
Лабораторна робота
Предмет:
Інші
Група:
АВ-32
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет “Львівська політехніка”
Кафедра АТХП
Лабораторна робота №5
СТРУКТУРНІ ПЕРЕТВОРЕННЯ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ
Виконала: ст. гр. АВ-32
Прийняв: Матіко Ф.Д.
Львів – 2006 р.
Мета роботи: засвоїти правила перетворень схем систем автоматичного регулювання та дослідити їх за допомогою структурного моделювання в середовищі Simulink.
Необхідна теоретична підготовка: функції передачі і перехідні функції типових ланок та їх з’єднань, основні правила структурних перетворень.
основні теоретичні відомості
Для дослідження лінійних систем автоматичного регулювання (САР) виникають задачі спрощення структурної схеми системи з метою отримання функції передачі замкнутої системи за одним із вхідних сигналів (збурюючої або керуючої дії) відносно деяких вихідних сигналів (регульованої величини або похибки регулювання САР). Ці задачі вирішуються за допомогою структурних перетворень, в результаті чого складну схему САР зводять до типових з’єднань ланок (паралельного, послідовного, зустрічно-паралельного), функції передачі яких визначаються з відомих рівнянь [1]. Структурні перетворення дозволяють будь-яку складну неперервну багатоконтурну САР звести до типової одноконтурної та знайти загальну функцію передачі САР, до якої легко застосувати аналітичні методи дослідження.
Як відомо, структурна схема зображується у вигляді динамічних ланок, з’єднаних між собою певним чином. Структурна схема складається на основі функціональної схеми САР, кожний елемент якої описується відповідною функцією передачі. За структурною схемою можна легко визначити напрям передачі і перетворення сигналів в системі автоматичного регулювання.
Іншим методом дослідження систем автоматичного регулювання є структурне моделювання за допомогою комп’ютера. Структурне моделювання полягає у представленні математичної моделі системи у формі структурної схеми. Перевагою структурного моделювання є те, що воно дозволяє контролювати та аналізувати перехідні процеси в довільній точці структурної схеми системи без написання чи модифікації програм для цього. Застосування для структурного моделювання сучасних систем імітаційного моделювання взагалі звільняє дослідника від написання програм, які реалізують математичну модель досліджуваної системи.
Розглянемо основні правила виконання структурних перетворень, які застосовуються для отримання загальної функції передачі складних САР [2].
1. Перенесення лінії зв’язку з виходу ланки на вхід.
2. Перенесення лінії зв’язку з входу ланки на вихід.
3. Перенесення лінії зв’язку між ланками.
4. Перенесення суматора з виходу ланки на вхід.
5. Перенесення суматора з входу ланки на вихід.
6. Перестановка суматорів.
Правильність структурних перетворень, які виконуються для одержання загальної функції передачі САР, можна перевірити за допомогою засобів імітаційного моделювання порівнюючи перехідні функції, отримані з вихідної структурної схеми системи та її загальної функції передачі.
Найбільш поширеним програмним засобом для імітаційного структурного моделювання на сьогодні є SIMULINK. Він дозволяє моделювати, досліджувати та аналізувати лінійні та нелінійні динамічні системи. Велика кількість блоків в бібліотеках SIMULINK та їх функціональні можливості, можливість моделювання в реальному часі та взаємодії з іншими програмними засобами тощо, дають можливість розв'язувати задачі довільної складності із різних галузей науки і техніки.
Математична модель об'єкту дослідження має вигляд структурної схеми (блок – схеми) у вікні SIMULINK. Побудову структурної схеми моделі здійснюють з допомогою спеціального, вбудованого в SIMULINK, графічного редактора. Кожна структурна схема має своє вікно. Вибір з бібліотеки окремих блоків та копіювання їх у вікно моделі, зміна розміру, розміщення, з’єднання блоків між собою, копіювання, стирання, відкриття діалогових вікон, ввід даних, тощо здійснюють в типовий для програм в середовищі WINDOWS та інтуїтивно очевидний спосіб [3].
ПОСЛІДОВНІСТЬ ВИКОНАННЯ РОБОТИ
1. Здійснити структурні перетворення схеми системи автоматичного регулювання, заданої викладачем, та знайти загальну функцію передачі системи за заданим каналом дії вхідного сигналу.
2. В середовищі Simulink змоделювати задану систему автоматичного регулювання, побудувати її перехідну функцію
3. Побудувати в середовищі Simulink перехідну функцію за отриманою в п.1 загальною функцією передачі системи та порівняти із перехідною функцією, отриманою в п. 2.
4. В звіті до лабораторної роботи навести структурні перетворення заданої схеми, її функцію передачі за заданим каналом дії, а також графіки отриманих перехідних функцій.
ВИКОНАННЯ ЗАВДАННЯ
(Варіант 1)
Завдання: Здійснити структурні перетворення моделі системи автоматичного регулювання, показаної на рисунку, та знайти її загальну функцію передачі за каналом дії збурення z ,якщо функції передачі елементів САР мають вигляд:
; ;
; .
- функція передачі об’єкту регулювання за каналом регулюючої величини, - функція передачі об’єкту регулювання за каналом збурюючої величини, - функція передачі автоматичного регулятора, - функція передачі компенсуючого пристрою.
Структурна схема заданої системи регулювання в Simulink має вигляд
Перехідний процес в системі при дії одиничного стрибкоподібного збурення
Структурні перетворення моделі САР доцільно проводити у вікні Simulink. При цьому є можливість на кожному етапі перетворень контролювати їх правильність за перехідною функцією САР.
Перебудуємо структурну схему в більш зручну для перетворень форму і, так як збурення діє лише за каналом z, то виключимо збурення за у, і, так як ланки та з’єднані паралельно,запишемо їх результуючу функцію передачі:
:
Суматор з входу ланки переносимо на її вихід. Дістанемо наступну структуру.
Ланки та з’єднані послідовно. Їх результуюча функція передачі
Після проведених перетворень структурна схема має вигляд:
Переставимо суматори:
Ланки та формують паралельне з’єднання. Функція передачі цього з’єднання:
Ланки та формують зустрічно-паралельне з’єднання, в якому знаходиться в лінії від’ємного зворотного зв’язку. Функція передачі цього з’єднання:
В результаті отримаємо таку структурну схему моделі САР
Загальна функція передачі САР є послідовним з’єднанням двох ланок
.
Перехідна функція отримана засобами Simulink із загальної функції передачі має вигляд
Висновок. Перехідні функції отримані за початковою структурною схемою та за загальною функцією передачі повністю ідентичні. Тобто всі структурні перетворення виконані правильно.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора