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

16106. Українська державність у 1917-1919рр 1.57 MB
  У книзі висвітлюється історія формування, розвитку та падіння першої у XX ст. Української держави, пов’язаних з цим соціальних процесів, культурних перетворень та політичних подій. Головна увага приділяється розгляду періоду гетьманування П. Скоропадського, під час якого Україна перетворилася на справжній державний органам з усіма властивими йому ознаками та атрибутами
16107. Адміністративна діяльність: Навчальний посібник 167 KB
  Забезпечення належного громадського порядку в країні, який відповідав би вимогам сучасного періоду, є однією з важливих функцій держави. У здійсненні цієї функції беруть участь всі державні органи, посадові особи та громадяни. Важлива роль у забезпеченні виконання цієї функції відводиться органам внутрішніх справ, для яких, згідно з їх правовим положенням, громадський порядок в країні - є головне завдання
16108. Кримінальне право України 2.01 MB
  Як самостійна галузь права кримінальне право являє собою сукупність юридично закріплених норм, що визначають загальні принципи, умови і підставу кримінальної відповідальності й покарання, а також встановлюють, які суспільно небезпечні діяння є злочинними і які види та межі покарань застосовуються до осіб, що їх вчинили
16109. Основи адміністративного менеджменту 3.21 MB
  Подано матеріал з основ управлінської діяльності і, зокрема, про особливості адміністративно-державного управління. Розглянуто основні функції управління, питання прийняття стратегічних рішень. Висвітлено систему та сучасний досвід адміністративно-державного управління у країнах з федеральною (Німеччина, США) та унітарною (Франція, Великобританія) формою державного устрою. Розглянуто перспективи формування української школи державного адміністрування.
16110. Комерційне право 2.84 MB
  Книга загострює увагу на найбільш актуальних проблемах підприємництва, спрямована на поєднання в процесі навчання теорії і практики. Практикум містить методичні вказівки для підготовки та проведення занять з курсу «Комерційне право», практичні поради, ситуаційні завдання, основою яких є реальні судові прецеденти...
16111. ОСНОВИ КРИМІНАЛЬНО-ПРАВОВОЇ КВАЛІФІКАЦІЇ 2.72 MB
  Аналізуються загальні положення кримінально-правової кваліфікації - її поняття, підстави та принципи, а також питання кваліфікації окремих типів діянь, передбачених Кримінальним кодексом України - кваліфікації злочинів, з урахуванням стадії їх вчинення, вчинених у співучасті, множинності злочинів тощо.
16112. Історія держави і права зарубіжних країн 1.63 MB
  Держава і право Стародавнього Єгипту. Держава і право Стародавньої Греції. Виникнення і розвиток буржуазної держави і права в Англії. Виникнення і розвиток буржуазної держави і права у Німеччині. Держава і право США.
16113. Житлове право України 1.2 MB
  Мічурін Є.О. Сліпченко С.О. Соболев О.В. Житлове право України Науковопрактичний посібник. Харків: Еспада 2004. С.318. У посібнику розглядаються питання житлового права України характеризуються основні засоби здійснення права на житло що передбачені Конституцією Ук
16114. Господарське законодавство 2.72 MB
  Нормативне регулювання господарських відносин ґрунтується на встановлених Конституцією України основних засадах правопорядку у сфері господарювання, про що згадується в Преамбулі Господарського кодексу України, а в ст. 5 Господарського кодексу цьому питанню приділяється спеціальна увага. Зокрема