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

2250. Проектирование понизительной подстанции электроснабжения электрифицированной железной дороги. 1.13 MB
  Распределительное устройство 110 кВ промежуточной транзитной подстанции. Составление расчетной схемы и схемы замещения. Расчёт токов короткого замыкания. Выбор основного оборудования и токоведущих элементов подстанции. Выбор устройств защиты от перенапряжения.
2251. Сервисный центр по ремонту и обслуживанию офисной техники с использованием средств Microsoft Access 991.23 KB
  Описание бизнес-процесса при помощи методологии структурного анализа и проектирования (SADT). Создание форм с помощью конструктора. Структура таблицы и типы данных.
2252. Мероприятие: В стране невыученных уроков 19.84 KB
  Внеклассное мероприятие посвященное ко дню учителя, отображающее учеников которые не хотят учить уроки.
2253. Экономическая теория прав собственности 16.42 KB
  Современная экономическая теория получила развитие направление называемое неоинституционализм. Одним из важнейших направлений этого подхода является экономическая теория прав собственности. У истоков стоял такой известнейший экономист Рональд Коуз.
2254. Экономическое право 17.74 KB
  Право собственности на природные ресурсы. Право природного пользования. Правовые формы использования природных ресурсов.
2255. Строительная механика. Специальный курс. Применение метода граничных элементов 6.82 MB
  В учебном пособии изложен новый метод расчета статически определимых и статически неопределимых стержневых и пластинчатых систем на статические и динамические нагрузки, а также на устойчивость. Приведено большое количество характерных типовых задач и примеров с краткими указаниями к их решению. Значительное место уделено математической постановке задач и их решению с помощью персональных компьютеров.
2256. Гласные звуки. Деление слова на слоги. Слогообразующая роль гласных звуков 18.21 KB
  Цели: познакомить учащихся с понятием слог, научить детей делить слова на слоги, развивать речь, внимание, память, воспитывать трудолюбие, аккуратность в работе.
2257. День делового человека 19.55 KB
  Tasks: совершенствование навыков поискового чтения, активизация лексических навыков, развитие навыков постановки вопросов.
2258. Господарське право та господарське законодавство 17.96 KB
  Метою вивчення теми є розуміння студентами місця господарського права серед галузей права України, а також розуміння ними системи та специфіки господарського законодавства України.