13491

ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ЛИНЕЙНЫХ САУ

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Лабораторная работа №7. ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ЛИНЕЙНЫХ САУ. Дисциплина: ОПД.Ф.15. Теория автоматического управления ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Исследование влияния параметров линейной системы рис. 1 на ее устойчивость; Изучение возможностей практического

Русский

2013-05-11

120.5 KB

20 чел.

Лабораторная работа №7.

ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ЛИНЕЙНЫХ САУ.

Дисциплина: ОПД.Ф.15. «Теория автоматического управления»

  1.  ЦЕЛЬ РАБОТЫ.
    1.  Исследование влияния параметров линейной системы (рис. 1) на ее устойчивость;
    2.  Изучение возможностей практического использования алгебраических и частотных критериев устойчивости для анализа динамики линейных САУ.
  2.  КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Устойчивость – это свойство системы возвращаться в состояние равновесия после прекращения воздействия, выведшего систему из этого состояния.

В системах автоматики различают вынужденную и свободную составляющую переходного процесса. Уравнение (1) описывает динамику свободного перемещения системы.

                    (1)

Система неустойчива, если свободная составляющая hc(t)→ переходного процесса с течением времени возрастает неограниченно.

Система находится на границе устойчивости, если с течением времени hc(t), не возрастает и не убывает.

Система устойчива, если с течением времени hc(t), стремится к нулю.

Решение уравнения (1) равно сумме

где  Ck – постоянные, зависящие от начальных условий;  pk – корни характеристического уравнения (3).

Переходная составляющая (2) при времени t ® ¥ стремится к нулю лишь в том случае, если каждое слагаемое вида   

Характер этой функции времени зависит от вида корня pk . На рис.2 изображены возможные случаи расположения корней pk  на комплексной плоскости и соответствующие им функции hc(t), которые показаны внутри окружностей.Лекция №16 Устойчивость САУ Математические критерии устойчивости.ppt 

  1.  Методические указания.

Работа выполняется с помощью программы Matlab 6.5. Для экспериментального определения критического значения исследуемого параметра его необходимо изменить в несколько раз по сравнению с исходным и проанализировать полученные переходные процессы. Если при одном значении параметра система была устойчива, а при другом – неустойчива, то критическое значение находится внутри выделенного интервала и найти его можно, например, методом половинного деления. Наличие незатухающих колебаний постоянной амплитуды на выходе свидетельствует о положении системы на границе устойчивости.

  1.  Порядок выполнения работы.
    1.  Набрать модель исследуемой системы, параметры которой приведены в таблице 1, в соответствии с номером варианта.

Таблица 1.

Вариант

k1

k2

T2

ξ

k3

T3

1

1

4

1.2

1.2

1.5

0.4

2

5

3

1

1

0.8

0.2

3

2

2

0.8

0.8

1

0.1

4

3

2

1.5

1.5

2

0.3

5

1.5

1

0.9

0.9

4

0.5

6

2.5

2

1

1

1.5

0.2

7

4

2

0.7

0.7

0.6

0.2

8

2

1

0.6

0.6

1

0.5

9

10

5

2

0,4

0,5

0,25

10

20

10

2,5

0,3

0,1

0,8

Исследование влияния параметров линейной системы (рис. 1) на ее устойчивость.

Рис. 1. Структурная схема исследуемой системы.

  1.  Определение устойчивости САР с помощью корневого критерия.

Изменяя значение  коэффициента k1 определить границу устойчивости системы. Исследование подтвердить графиками кривых переходного процесса, а также изображением положения корней характеристического уравнения замкнутой  системы. Выполнить с помощью программы Matlab 6.5 (используя опцию Tools->Linear analysis).

  1.  Критерий устойчивости Гурвица.

Лекция №16 Устойчивость САУ Математические критерии устойчивости.ppt

Критерий Гурвица формулируется следующим образом: для того, чтобы АСУ была устойчива необходимо и достаточно, чтобы все определители Гурвица были положительными, и при этом выполнялось условие а0 >0. 

Считая k1 неизвестным определить с помощью критерия устойчивости Гурвица, его критическое значение, ставящее систему на границу устойчивости. Записать характеристическое уравнение и все диагональные миноры. Сравнить полученное расчётное значение с полученным в п.b).

 

  1.  Критерий Михайлова.

Если в характеристическом полиноме заменить комплекс р на комплекс j               a0(j w)n +a1(jw)n-1+…+an , затем разделить полученную функцию на вещественную и мнимую части Q(w)+jP(w). После этого построить геометрическое место точек этой функции на комплексной плоскости, задавая значения =[0,]. Получим кривую, которая называется годограф Михайлова.        

Годографы Михайлова подтверждающие состояние системы в устойчивом, неустойчивом и граничном положении системы автоматического регулирования путём вариации k1 выполнить с помощью стандартной программы «Microsoft Office Excel» Графики представить в отчёт.

  1.  Критерий Найквиста.

E:\Документы\ТАУ\ПРЕЗЕНТАЦИИ ПО ТАУ ЭЛЕКТРОПРИВОД\Лекция№17 Устойчивость САУ Частотные  критерии устойчивости.ppt

Достаточным и необходимым условием является следующее условие, получившее название критерий Найквиста: кривая АФХ разомкнутой системы не

должна охватывать точку с координатами (-1,j0).

Годографы Найквиста подтверждающие состояние системы в устойчивом, неустойчивом и граничном положении системы автоматического уравнения путём вариации k1 выполнить с помощью программы Matlab 6.5 (используя опцию Tools->Linear analysis).

  1.  Критерий «Фазовый портрет»

E:\Документы\ТАУ\ПРЕЗЕНТАЦИИ ПО ТАУ ЭЛЕКТРОПРИВОД\Лекция№20 Точные методы (фазовый портрет) исследования устойчивости линейных систем.ppt

Определить устойчивость системы с помощью фазового портрета. Для этого добавляем в схему (Simulink Library Browser->    Sinks->XY Graph и Simulink Library Browser->Continuous->Derivative).

Отсюда вытекает, что фазовая траектория устойчивой линейной системы будут иметь вид закручивающейся спирали при неограниченном увеличении времени. Фазовая траектория неустойчивой линейной системы будет неограниченно раскручиваться. Представить в отчёте «Фазовые портреты» подтверждающие состояние системы в устойчивом, неустойчивом и граничном положении системы автоматического регулирования путём вариации k1.

Все материалы представленные в отчёте должны сопровождаться необходимым комментарием и выводами.

  1.  Контрольные вопросы

5.1. Как формулируется основной математический критерий устойчивости линейных систем?

5.2. Как по АФХ исследуемой разомкнутой системы найти k1кр?

5.3.Как, используя критерий Гурвица для замкнутой системы, находят критическое значение параметра?

5.4.Какой вид имеет переходная характеристика системы, находящейся на колебательной границе устойчивости?

5.5.Каковы условия положения системы на границе устойчивости по критериям  Михайлова, Найквиста, фазовому пространству?

6.Литература:

6.1.Власов К.П. Теория автоматического управления. Учебное пособие. Х.: Изд-во Гуманитарный центр, 2007. − 256 с. − ISBN 966-8324-33-1

6.2.Сенигов П.Н. Теория автоматического управления: Конспект лекций. – Челябинск: ЮУрГУ, 2001 - 93с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

61141. Цивільне право 2.48 MB
  Мета: ознайомити учнів зі структурою й джерелами цивільного права, розкрити роль цієї галузі у системі права України; розвивати навички учнів аналізувати поняття, працювати з нормативно-правовими актами...
61142. ОЗНАЧЕНО-ОСОБОВІ РЕЧЕННЯ 292.66 KB
  Формувати в учнів поняття про односкладні речення, їх види; ознайомити з означено-особовим реченням, способами вираження в ньому головного члена; розвивати вміння аналізувати ці речення у висловлюваннях
61143. Природа й населення Давньої Греції 48 KB
  Мета. дати уявлення про природно-кліматичні умови Греції та їхній вплив на розвиток господарської діяльності населення Еллади. показати роль міфів як історичного джерела.
61144. НЕОЗНАЧЕНО-ОСОБОВІ РЕЧЕННЯ 159.56 KB
  Поглибити знання учнів про односкладні дієслівні речення; сформувати поняття про неозначено-особове речення, способи вираження в ньому головного члена; розвивати творчі вміння аналізувати, трансформувати й конструювати неозначено-особові речення, у яких головний член має різні способи морфологічного вираження
61145. Мінойська та Ахейська палацова цивілізація 69 KB
  Очікувані результати: Після цього уроку учні зможуть: називати розквіту Критської цивілізації час відкриття археологами Критської цивілізації; основні грецькі міфи Критського циклу їхніх героїв основні заняття греків характерні риси Критської цивілізації...
61146. УЗАГАЛЬНЕНО-ОСОБОВІ РЕЧЕННЯ 49.5 KB
  Внутрішньопредметні зв’язки: Лексикологія і фразеологія: засвоєння крилатих висловів у формі односкладних узагальненоособових речень. Текст риторичний аспект: використання односкладних узагальненоособових речень у текстах художнього й публіцистичного стилів.
61147. Сімейне право. Житлове право 77.83 KB
  Ознайомити учнів із структурою й джерелами сімейного та житлового права, визначити роль цих галузей у системі права України; розвивати навички учнів аналізувати поняття, працювати з джерелами інформації, аналізувати життєві ситуації з позицій права, формувати правову компетентність школярів як учасників сімейних та житлових правовідносин.
61148. Земельне право 107.5 KB
  Очікувані результати Після опрацювання теми учні зможуть: дати визначення земельного права і назвати його основні джерела; назвати види земель в Україні форми та субєкти права власності на землю і навести приклади...
61149. УСНИЙ СТИСЛИЙ ПЕРЕКАЗ ТЕКСТУ ПУБЛІЦИСТИЧНОГО СТИЛЮ (НА ОСНОВІ ПРОСЛУХАНИХ РАДІО- І ТЕЛЕПЕРЕДАЧ) 42.5 KB
  Дібрати заголовок до тексту переказу. Усний стислий переказ тексту публіцистичного стилю на основі переглянутої телепередачі Переказати стисло одну з переглянутих телепередач каналу 11 використавши поданий початок.