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

43231. Организация производства алкидно–акрилового лака 46.93 MB
  Это позволило в частности решить проблему получения долговечных атмосферотермо и химстойких покрытий с высокими декоративными свойствами. Трехаппаратная схема реализации позволяет более полно использовать существующее в цехе оборудование а так же дает возможность использовать алкидный лак в качестве самостоятельного продукта. Применение этого материала позволит увеличить срок эксплуатации оборудования улучшить качество производимой продукции а так же упростит очистку реактора. Охлаждение осуществляется тем же самым теплоносителем...
43232. Реконструкция зданий и сооружений 56.5 KB
  Пояснительная записка к курсовому проекту на тему: Реконструкция зданий и сооружений Выполнил: студент Новиков К. В тоже время здания возводились из капитально огнестойких и долговечных конструкций обеспечивающих срок службы зданий 100125 лет. Единственной рациональной альтернативной сносу являются модернизация и реконструкция рассматриваемых зданий методами градостроительного преобразования и переустройства которые должны быть произведены с учётом экономических социально функциональных технических эстетических и...
43233. Организация продвижения продукции и информационная поддержка продаж техники для парниково-тепличных хозяйств и сельского хозяйства в сети Интернет 2.98 MB
  Нужно отметить что затраты на оптимизацию существенно ниже чем в сфере традиционных методов продвижения. Целью данного курсвого проекта является организация продвижения продукции и информационная поддержка продаж техники для парниковотепличных хозяйств и сельского хозяйства в сети Интернет. Для достижения цели были поставлены следующие задачи: 1 изучить и проанализировать особенности организации продвижения продукции и продаж техники для парниковотепличных хозяйств и сельского хозяйства в сети Интернет; 2 описать модели...
43234. Інструментальне забезпечення технологічного процесу виготовлення деталі 530 KB
  Навчитись проектувати та проводити аналіз різального інструменту для забезпечення технологічного процесу виготовлення деталі Група: Курс: Студент Керівник проекту Вхідні дані: торець валу 80 матеріал валу сталь 35 Базовий інструмент Етапи виконання роботи Назва етапу Примітки заповнюється керівником роботи за необхідністю Строк виконання Оцінка за етап 1. Аналіз множини вихідних інструментальних поверхонь спряжених з базової поверхнею деталі що обробляється....
43235. Баня на 200 мест в городе Тамбов 421 KB
  Обоснование размещения на участке проектируемого здания Назначение здания особенности функционально-технологического процесса основные группы помещений зоны Конструктивная схема здания Приемы и средства архитектурной композиции и художественной выразительности здания
43236. Разработка привода скребкового транспортёра с одной цепью 1.85 MB
  Выбор твердости термической обработки и материала колес Для изготовления колёс выбираем сталь 45 термообработка улучшение до 192240НВ МПа МПа. Для изготовления шестерен выбираем сталь 40Х термообработка азотирование до 5559HRC твёрдость сердцевины зуба 2630HRC МПа МПа. Для колёс: МПа. Для шестерен: МПа.
43237. Лекции по общим разделам динамики материальной точки и механической системы 9.1 MB
  Дифференциальные уравнения движения материальной точки. Первая и вторая задача динамики. Алгоритмы их решения. Основной закон динамики относительного движения. Понятие о центре масс механической системы. Инерционные параметры твердого тела и механической системы. Дифференциальные уравнения движения механической системы в декартовой системе координат. Теорема о движении центра масс механической системы. Понятие о количестве движения материальной точки и механической системы...
43238. Дробильно-сортировочное предприятие 2.85 MB
  Передняя ходовая тележка состоит из собственной рамы, прицепного устройства, предназначенного для соединения с тягачом, рессор, оси с установленными на ней пневмоколесами. Соединение тележки с рамой агрегата осуществляется с помощью приваренной к раме цапфы, которую вставляют в центральное отверстие опорного основания тележки и крепят ригелем. Конструкция цапфы и ригеля позволяет транспортировать агрегат седельным тягачом. Задняя тележка прикреплена к раме агрегата с помощью подвесок.
43239. Определение нутриентного состава пищевых продуктов 540.5 KB
  В связи с этим в последние годы, к сожалению, безопасность человека в наибольшей степени определяется чистотой и доброкачественностью пищевых продуктов, алкогольных и безалкогольных напитков, так как многие вредные загрязнители обладают канцерогенными, мутагенными, тератогенными и иммуноугнетающими действиями.