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

20926. ДОСЛІДЖЕННЯ ФОТОЕЛЕМЕНТІВ І ФОТОРЕЛЕ 806 KB
  Величина напруги необхідної для зняття характеристик встановлюється за допомогою відповідних потенціометрів а світлового потоку перемикачами розташованими під вікном з фотоелементами. Порядок виконання роботи Зібрати схему дослідження вакуумного фотоелемента СЦВ3 рис. Рис.
20927. ДОСЛІДЖЕННЯ МАЛОПОТУЖНОГО ДЖЕРЕЛА ЖИВЛЕННЯ 262 KB
  Накреслити осцилограми напруги на навантаженні при величині струму Iн = 60 мА. Виміряти за допомогою цифрового вольтметра змінну складову напруги на навантаженні і постійну напругу при струмі навантаження Iн = 60 мА. Обчислити коефіцієнт пульсацій випрямленої напруги: де U m амплітуда змінної складової вихідної напруги. Накреслити осцилограму напруги на навантаженні.
20928. ДОСЛІДЖЕННЯ БІПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА 378 KB
  Для зняття вхідних статичних характеристик транзистора необхідно: а включити тумблери B1 ВЗ В4 В6 В9 B11 вимкнути тумблери В2 В5; тумблер В12 поставити в положення ; б за допомогою ручки РЕГ. Для зняття вихідних статичних характеристик транзистора потрібно: а встановити необхідне значення базового струму регулятором РЕГ.2; б змінюючи напругу Uке через інтервали вказані викладачем вимірювати значення колекторного струму транзистора міліамперметром СТРУМ Iк .
20929. ДОСЛІДЖЕННЯ ОДИНОЧНИХ КАСКАДІВ ТРАНЗИСТОРНИХ ПІДСИЛЮВАЧІВ 97 KB
  Зібрати схему дослідження підсилювача із спільним емітером рис. а BI4 в положення Із спільним емітером ; тумблери В2 В5 В9 BI1 поставити в положення Вкл. Зібрати схему дослідження підсилювача із спільним колектором рис.
20930. ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ ІНВЕРТУЮЧОГО І НЕІНВЕРТУЮЧОГО ПІДСИЛЮВАЧІВ 437.5 KB
  Величина напруги вимірюється вольтметром . Набуті значення вихідної напруги занести у відповідні рядки табл.1 і заносячи набуті значення вихідної напруги у відповідні рядки табл. Коефіцієнт підсилення напруги Ku характеризує здатність ОП усилювати диференціальний сигнал що подається на його входи: Вхідна напруга зсуву Uзс обумовлена в основному неідентичністю транзисторів вхідного каскаду ОП.
20931. Функции администратора, настройка параметров безопасности в пакете программ Вертикаль-Технология 1.88 MB
  Цели и задачи: Изучить функции администратора системы научится настраивать права пользователей в пакете программ ВертикальТехнология. После занятия студент должен: Знать: Функции администратора системы методику регистрации пользователей и групп в пакете программ ВертикальТехнология. Уметь: С помощью консоли управления настраивать пакет программ ВертикальТехнология.
20932. Модель технологического процесса в пакете программ Верти 2.79 MB
  Цели и задачи: Изучить методику управления классами модели атрибутами классов управления функциями управления связями между классами и управления фильтрами в пакете программ . После занятия студент должен: Знать: Методику управления классами модели атрибутами классов управления функциями управления связями между классами и управления фильтрами в пакете программ ВертикальТехнология.
20933. Администрирование в приложении «Система трудового нормирования по укрупненым нормам времени» 4.72 MB
  Уметь: Настраивать новые карты трудового нормирования редактировать справочник критериев поиска нормировочных карт настраивать справочные коэффициенты нормировочных карт. Проработать теоретический материал по теме:: администрирование в приложении Система трудового нормирования по укрупненым нормам времени [3] глава 16 [2] лекция №3 Индивидуальное задание: Настроить новую карту трудового нормирования. Система трудового нормирования по...
20934. Установка и настройка системы Вертикаль-Справочник 4.65 MB
  После занятия студент должен: Знать: Порядок установки и настройки Вертикаль Справочника подготовки системы работе. Проработать теоретический материал по теме: Настройка параметров в пакете программ Вертикаль Технология. [1] глава 1 [2] лекция №5 Индивидуальное задание: Настроить доступ индивидуальных пользователей и группы пользователей к ВертикальСправочнику.