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

36369. Приведите и поясните показатели качества переходных процессов в САУ. Поясните их связь с частотными характеристиками 31.8 KB
  Прямые показатели качества количественные оценки качества определяются по кривой переходного процесса. Используются следующие прямые показатели качества: величина перерегулирования характеризует максимальное отклонение регулируемой величины от ее установившегося значения 2 быстродействие время переходного процесса или время регулирования tp 3 статическая ошибка сm величина отклонения установившегося значения регулируемой...
36370. Программное обеспечение САПР 10.9 KB
  Программное обеспечение делится на общесистемное и специальное. Общесистемное ПО служит для организации функционирования технических средств то есть для планирования и управления вычислительным процессом распределения имеющихся ресурсов и представлено различными операционными системами ЭВМ и вычислительных комплексов.
36371. Сбыт и реализация 28.47 KB
  Информация о производстве продукции Учет производства и контроль качества Перечень товаров и услуг для реализации Анализ управление План производства Сбыт и реализация Информация об отгрузке и реализации продукции Информация о предоплате курсах валют Учет финансов Информация по сбыту и реализации продукции товаров и услуг Бухгалтерия Взаимосвязь подсистемы Сбыт и реализация с другими подсистемами АСУ Предприятие : Из подсистемы АНАЛИЗ и УПРАВЛЕНИЕ приказы нормативы и запросы на получение информации. Из подсистемы УЧЕТ ПРОИЗВОДСТВА И...
36372. Методы формализации управленческих задач 16.83 KB
  методы формализации управленческих задач Проблемы разработки внедрения и эксплуатации АСУ имеют множество задач. Однако одним из важнейших вопросов их создания является выбор или разработка вновь методов формализации управленческих задач обеспечивающих выявление из бесчисленного множества допустимых решений оптимального или определенно эффективного решения. Кроме того цель формализации передача производства решения экономических задач АСУ. Методы формализации решения экономических задач представлены широким классом математических...
36373. Цифровые регуляторы. Достоинства. Структурная схема 34.77 KB
  Структурная схема состоит из входного устройства I вычислительного устройства II выходного устройства III входное устройство представляет собой совокупность блоков и включает в себя: АД аналоговый датчик АЗ аналоговый задатчик АО блок аналоговых отклонений АЦП аналогоцифровой преобразователь. Выходным сигналом является сигнал в цифровом коде Х [nT] который подается на вход вычислительного устройства. На выходе ВУ выдают управляющие воздействия Y[nТ] в цифровой форме которая поступает на вход выходного устройства.
36374. Чертежи общих видов щитов, пультов систем автоматизации. Правила выполнения 26.86 KB
  Чертеж общего вида единичного щита содержит следующие элементы: авид спереди фасадная плоскость; бвид на внутренние плоскости; втехнические требования; гтаблицу надписей табло и в рамках; дтаблицы для монтажа электрических и трубных проводок; еперечень составных частей; жосновную надпись и дополнительные графы. Чертеж общего вида составного щита содержит: вид спереди фронтальная плоскость; перечень составных частей; основную надпись и дополнительные графы. На чертежах общего вида щиты изображаются в следующих масштабах: 1:10...
36375. Моделирование как способ изучения, прогнозирования поведения и отображения объектов. Типы объектов. Виды моделирования 11.57 KB
  Существует два класса моделей: 1 физические которые представляют собой установки устройства воспроизводящие в том или ином масштабе исследуемый объект при сохранении физического подобия объекта. 2 абстрактные модели в них производится описание объекта на какомлибо языке как то речь чертеж схема математика. Совокупность математических соотношений описывающих характеристики объекта называется математической моделью объекта. Математическая модель отображает алгоритм функционирования объекта.
36376. ПИД – регулятор 31.47 KB
  Пропорциональная составляющая формирует на выходе управляющее воздействие пропорциональное ошибке Е. Дифференциальная составляющая формирует воздействие пропорциональное скорости изменения ошибки обеспечивает минимальное быстродействие ошибка Е по модулю всегда больше нуля. Интегральная составляющая формирует управляющее воздействие пропорционально площади ошибки т. Пропорциональная составляющая вырабатывает выходной сигнал противодействующий отклонению регулируемой величины от заданного значения наблюдаемому в данный момент времени.
36377. Прикладные программы 12.43 KB
  Прикладные программы предназначены для обработки данных пользователей ЭВМ. С помощью прикладных программ осуществляется решение: как отдельных задач так и системы взаимосвязанных задач. Область применения прикладных программ все отрасли человеческой деятельности. Эти программы находятся в постоянном развитии и расширении особенно в направлении применения оптимизирующих алгоритмов и представляются не в виде некоторого одного универсального комплекса а нескольких каждый из которых представлен совокупностью программ для разрешения вполне...