15246

Нелинейное звено системы или объекта управления

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Нелинейное звено системы или объекта управления это звено выходной сигнал которого зависит от входного по нелинейному закону например закон описывается квадратичной или кубической зависимостью экспоненциальной синусоидальной и т.д. Какие Вы еще можете назвать

Русский

2013-06-11

289.38 KB

10 чел.

Нелинейное звено системы или объекта управления - это звено, выходной сигнал которого зависит от входного по нелинейному закону, например, закон описывается квадратичной или кубической зависимостью, экспоненциальной, синусоидальной и т.д.

Многие элементы реальных систем и объектов управления являются нелинейными, а в системах управления применяются еще и дискретные элементы. Нелинейность очень сильно усложняет жизнь, так как людям удобнее работать с линейными системами, для которых получены многие результаты по анализу и синтезу систем управления, поэтому, если это допустимо, то нелинейные части линеаризуют. В задачах идентификации важным является определение нелинейной части.

Нелинейные элементы разделяют на непрерывные по уровню сигналов элементы и дискретные. В непрерывных элементах малому приращению входного сигнала соответствует малое приращение выходного сигнала. В дискретных элементах малое изменение входного сигнала может приводить к существенному, скачкообразному изменению выходного.

Дискретный элемент системы управления это звено, входной и (или) выходной сигнал которого принимает ограниченное число значений, например два. Различают также дискретные по уровню и дискретные в времени элементы. Дискретизация по уровню еще называется квантованием.

Автоматическая система управления является нелинейной, если хотя бы один ее элемент описывается нелинейным уравнением.

Классификация нелинейных звеньев

Нелинейные звенья САР с одним входом и одним выходом можно разделить на

- безинерционные непрерывные нелинейные звенья, с однозначной статической характеристикой;

- безинерционные нелинейные звенья с неоднозначной статической характеристикой (с т.н. "динамической" нелинейностью, обладающие своеобразной памятью) и

- инерционные нелинейные звенья.

Нелинейной САУ будет в том случае, когда хотя бы одно ее звено нелинейно. Все реальные системы управления нелинейны. Это связано с тем, что всегда имеется насыщение усилительных и исполнительных элементов, зоны нечувствительности, гистерезисы и т. д. Нелинейные САУ описываются нелинейными уравнениями. Это существенно усложняет исследование систем, так как нет общих методов решения описывающих их дифференциальных уравнений.

Хотя исследование нелинейных систем значительно сложнее, чем линейных, это нельзя рассматривать, как недостаток САУ. Нелинейные звенья могут оказывать как вредное, так и полезное влияние на работу системы. Более того, для улучшения работы САУ специально вводят различные нелинейные звенья. Например, получение предельного быстродействия возможно только в САУ с релейным законом регулирования.

Рассмотрим и проведем идентификацию САУ, приведенных на рисунках 1 и 2.

W(p)=1/(Tp+1)

F(x)

Рисунок 1

W(p)=1/(Tp+1)

F(x)

Рисунок 2

Целью идентификации CАУ, изображенных на рисунках 1 и 2, является нахождение параметра инерционного звена, т.е. T-постоянной времени,  а так же получение графика нелинейной зависимости F(x).

В первом случае, когда входной сигнал проходит сначала  через нелинейное звено, а потом попадает на инерционное звено. Идентификацию можно провести, сняв статическую характеристику2 нелинейного звена.

Для того, что бы снять статическую характеристику нелинейного звена, необходимо на вход системы подавать последовательно входные сигналы различные по значению в некотором диапазоне. По завершению переходного процесса снимать установившееся значение с выхода инерционного звена, т.е. h(). По полученным данным можно построить график зависимости Xвых(Xвх).

Порядок проведения лабораторной работы №2 приведен ниже, в приложении на стр.5 приведено описание порядка запуска программного обеспечения для выполнения лабораторной работы.

1 задание: необходимо идентифицировать постоянную времени T и получить статическую характеристику нелинейного звена.

Для этого необходимо:

  1.  Выбрать систему №1;
  2.  Выбрать номер варианта;
  3.  Подать входной сигнал 1(t),
  4.  Нажать на кнопку «Рассчитать» для получения переходной характеристики;
  5.  Получить установившееся значение Хуст;
  6.  По переходной характеристике и полученному Хуст (установившееся значение) найти аналитическим или графическим способом постоянную времени Т.

Рисунок 1

  1.  Подавая различные входные сигналы, необходимо снять статическую характеристику нелинейного звена (сформировать табличную зависимость Хуст(Xвх)) и построить ее график. При этом необходимо определить, в каком диапазоне находится нелинейность.

2 задание: необходимо идентифицировать постоянную времени T и получить статическую характеристику нелинейного звена.

Для этого необходимо:

  1.  Выбрать систему №2;
  2.  Выбрать номер варианта;
  3.  Снять статическую характеристику нелинейного звена, подавая различные входные сигналы; сформировать табличную зависимость (см. таблица 1), которая и будет являться статической характеристикой:

     Таблица1

Хвх

Хвых

1

2

3

  1.  Подать входной сигнал 1(t), получить переходную характеристику всей системы, значения h(t) занести в таблицу 2:

     Таблица2

t

Хвых(t)

0

1

  1.  Построить переходную характеристику линейного инерционного звена (см рисунок 2):

 

  1.  Для каждого значения t по значениям таблицы 2 определить значение Xвых(t),
  2.  Для каждого значения Xвых(t) по таблице 1 определить Xвх(t);
  3.  Построить график Xвх(t), по значениям найденным в п.а и в п.b, которая будет являться переходным процессом инерционного звена, которое можно наблюдать на его выходе перед нелинейным звеном :

Рисунок 2

  1.  По полученной переходной характеристике найти T.

ПРИЛОЖЕНИЕ:

Для запуска лабораторной работы необходимо:

  1. Запустить Matlab;
  2. Выбрать пункт Open меню File:

  1. В появившемся окне выбрать файл N2INER.m (файл находится на диске D, в каталоге Student/ЛСУ/ЛР№2/ ):

  1. Запустить программу, нажав функциональную клавишу F5 на клавиатуре или нажав на кнопку :

2 Статические характеристики звена или системы устанавливают связь между входными и выходными параметрами в установившемся режиме. Эта зависимость может быть как линейной, так и нелинейной


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

52764. Уявлення про звичайні дроби. Правильні та неправильні дроби. Порівняння дробів 94 KB
  Правильні та неправильні дроби. МЕТА: вивчити означення дробового числазвичайного дробу ознайомити з поняттям правильний і неправильний дріб навчити розпізнавати звичайні дроби читати записувати їх; розвинути уяву увагу культуру математичного запису та мови; виховати самостійність допитливість та прагнення успіху. Приклад 2 правильні дроби.
52766. Доли и дроби 39.5 KB
  Норма хлеба была низкой и ничтожно малой: рабочие получали по 250 гр а служащие иждивенцы и дети по 125гр.30 лет хранился кусок блокадного хлеба в семье Карпушиных. Надкусив свою последнюю норму хлеба на руках матери умирает младшая дочь. Это норма хлеба ленинградского ребёнка.
52767. Розв’язування вправ на всі дії зі звичайними дробами з використанням міжпредметних зв’язків 52 KB
  Наполеон Математика королева і слуга наук Е. Белл Не знаючи математики не можна пізнати ні інших наук ні мирських прав Математика брама і ключ науки Р. Бекон Математика та одна наука без якої неможлива ніяка інша. Соболєв Вся математика це власне одне велике рівняння для інших наук.
52768. Действия с обыкновенными дробями 75.5 KB
  Человек подобен дроби: В знаменателе то что он думает о себе В числителе то что он есть на самом деле. станция Вопрос ответ Как называется деление числителя и знаменателя дроби на одно и тоже число Как называется элемент дроби стоящий под чертой дроби над чертой Каким действием можно заменить черту дроби Для того чтобы найти общий знаменатель дробей нужно найти НОК или НОД Как сложить дроби с разными знаменателями Какие числа называются взаимно обратными Как найти дробь от числа Как называется...
52770. Дії з десятковими дробами 59.5 KB
  Мета: - Систематизувати, узагальнити знання за темою: «Дії з десятковими дробами»; - закріпити вміння та навички учнів під час розв’язання вправ і задач; - розвивати пам'ять, увагу, пізнавальні здібності учнів; - виховувати вміння уважно слухати думку інших; - поважно відноситись до відповідей однокласників.
52772. Додавання та віднімання десяткових дробів 48 KB
  Мета уроку: повторити основний теоретичний матеріал за даною темою продовжити формувати практичні навики по розвязуванню вправ за даною темою; з метою активізації пізнавальної діяльності організувати роботу учнів на уроці у формі змагання між двома командами одного класу. Сьогодні учні ми проведемо з вами урок подорож по математичному океану. При допомозі піктограм трьох видів учні демонструють свій настрій на початку уроку. Учні пробують при допомозі вчителя сформулювати завдання уроку виходячи з теми уроку.