41968

Дослідження стійкості ланки другого порядку

Лабораторная работа

Математика и математический анализ

Для лінійних систем автоматичного керування, які описуються характеристичним рівнянням виду a0pn+a1pn-1+…+an-1p+an=0 стійкість не залежить від величини і вигляду збурення і визначається коренями характеристичного рівняння, яке залежить від параметрів системи Для зручності зафіксуємо L C та змінюватимемо R withinttrns; urovnenie:=TTpp2xiTp1; h:=k p urovnenie; l:=invlplcehpt; sol:=solveurovneniep: sol[1];sol[2]; Аперіодичний процес Вибираємо L=50мГн.05;C:=2010^6;R:=250;T:=sqrtLC;xi:=RsqrtC L 2;k:=1;p1:=sol[1];p2:=sol[2];задання параметрів для даного виду процесу l:=invlplcehpt;розрахунок зворотнього перетворення Лапласа plotlt=0.05;C:=2010^6;R:=100;T:=sqrtLC;xi:=RsqrtC L 2;k:=1;p1:=sol[1];p2:=sol[2]; l:=invlplcehpt:...

Украинкский

2013-10-26

114.05 KB

0 чел.

Лабораторна робота №2

Дослідження стійкості ланки другого порядку

Мета: Одержати різноманітні перехідні характеристики ланки 2-го порядку.

Теоретичні відомості

Для лінійних систем автоматичного керування, які описуються характеристичним рівнянням виду a0pn+a1pn-1+…+an-1p+an=0 стійкість не залежить від величини і вигляду збурення і визначається коренями характеристичного рівняння, яке залежить від параметрів системи.

В залежності від значення коренів характеристичного рівняння реакція системи може бути дуже різною:

  1.  корені дійсні і від’ємні. В цьому випадку перехідний процес буде затухаючим, а система стійкою (рисунок 2.1);
  2.  корені дійсні і додатні. Система буде нестійкою, а перехідний процес розбіжним;
  3.  якщо корені комплексні і мають вигляд р=j, то перехідний процес буде коливальним і залежати від ;
  4.  при <0 перехідний процес буде затухаючим, а система – стійкою (рисунок 2.2);
  5.  при >0 перехідний процес буде розбіжним, а система – нестійкою (рисунок 2.3);
  6.  при =0 в системі будуть коливання зі сталою амплітудою, а сама система буде знаходитись на межі стійкості (рисунок 2.4).
  7.  якщо корені дорівнюють 0, то система буде сталою.

Порядок виконання роботи

1.Загрузити файл lab_2.ms у пакеті MapleV5.  Він необхідний для одержання 5 типів можливих перехідних процесів (аперіодичного, гранично аперіодичного, коливального, незатухаючого коливального, розходиться коливального).

Для одержання різноманітних перехідних процесів необхідно змінювати параметри T , ξ ланки 2-го порядку.

2.У пакеті MapleV5 за допомогою ланки 2-го порядку одержати п’ять можливих перехідних процесів (аперіодичний, гранично аперіодичний, коливальний, незатухаючий коливальний, розбіжний коливальний).  У кожному випадку зафіксувати параметри ланки, корені характеристичного рівняння.

Виконання роботи

Отримаємо спочатку перехідну характеристику для ланки другого порядку в загальному випадку, а потім всі п’ять можливі перехідні процеси шляхом зміни параметрів.для зручності зафіксуємо L C та змінюватимемо

R

> with(inttrans);

> urovnenie:=T*T*p*p+2*xi*T*p+1;

> h:=k/p/urovnenie;

> l:=invlaplace(h,p,t);

> sol:=solve(urovnenie,p):

> sol[1];sol[2];

Аперіодичний процес

Вибираємо L=50мГн.C=20мкФ

> L:=0.05;C:=20*10^(-6);R:=250;T:=sqrt(L*C);xi:=R*sqrt(C/L)/2;k:=1;p1:=sol[1];p2:=sol[2];-задання параметрів для даного виду процесу

> l:=invlaplace(h,p,t);-розрахунок зворотнього перетворення Лапласа

> plot(l,t=0..0.1)-Побудова графику

Рисунок 1.аперіодичний процес(ксі>1)

Гранично аперіодичний

> L:=0.05;C:=20*10^(-6);R:=100;T:=sqrt(L*C);xi:=R*sqrt(C/L)/2;k:=1;p1:=sol[1];p2:=sol[2];

> l:=invlaplace(h,p,t):

> plot(l,t=0..0.04);

Рисунок 2.гранично-аперіодичний процес(ксі=1)

Коливальний затухаючий

> L:=0.05;C:=20*10^(-6);R:=10;T:=sqrt(L*C);xi:=R*sqrt(C/L)/2;k:=1;p1:=sol[1];p2:=sol[2];

> l:=invlaplace(h,p,t):

> plot(l,t=0..0.04);

Рисунок 3.коливальний процес(0<ксі<1)

Незатухаючий коливальний

> L:=0.05;C:=20*10^(-6);R:=0;T:=sqrt(L*C);xi:=R*sqrt(C/L)/2;k:=1;p1:=sol[1];p2:=sol[2];

> l:=invlaplace(h,p,t):

> plot(l,t=0..0.04);

Рисунок 4.коливальний(ксі=0)

Розбіжний коливальний

> L:=0.05;C:=20*10^(-6);R:=-10;T:=sqrt(L*C);xi:=R*sqrt(C/L)/2;k:=1;p1:=sol[1];p2:=sol[2];

> l:=invlaplace(h,p,t):

> plot(l,t=0..0.04);

Рисунок 5.розбіжний процес(-1<ксі<0)

Висновки

Як бачимо, аперіодичний процес спостерігається, коли корені характеристичного рівняння дійсні від’ємні та різні. Щоб цього досягти, треба, щоб коефіцієнт затухання був більшим за одиницю. В цьому випадку система буде стійкою.

Гранично аперіодичний процес – проміжний між аперіодичним та коливальним. При цьому (якщо розглядати коливальний контур) опір дорівнює критичному опору. В цьому випадку корені комплексно спряжені та мають від’ємну дійсну частину (так само і для коливального затухаючого). При цьому коефіцієнт затухання має прямувати до одиниці .В цих двох випадках система також буде стійкою.

Як бачимо, при коливальному незатухаючому процесі, корені комплексно спряжені, але їх дійсна частина дорівнює нулю. Це відбудеться, коли коефіцієнт затухання дорівнює нулю. При цьому амплітуда має постійне значення. Але на практиці цього добитися неможливо, адже ККД такої системи дорівнює одиниці, а отже це вічний двигун першого роду. Система в цьому випадку знаходиться в невизначеному стані, тобто на межі стійкості.

Якщо корені комплексно спряжені, а їх дійсна частина більша нуля, то буде спостерігатися розбіжний коливальний процес. При цьому амплітуда коливань буде зростати з часом. Це може бути лише тоді, коли коефіцієнт затухання менше нуля, але більше мінус одиниці. Такого практично також не буває, так як ККД більше одиниці, а отже це вічний двигун другого роду. В цьому випадку система буде нестійкою.

Виконавши дану лабораторну роботу, ми отримали різні перехідні характеристики ланки другого порядку, також з’ясували критерії стійкості системи та параметри, від яких залежить вид перехідного процесу


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

54610. В стране сказочных образов 306.5 KB
  Цель: на примере балета С.Прокофьев видеофрагмент из балета Золушка Падешаль Аморозо; П.Чайковский видеофрагмент из балета Щелкунчик Танец феи Драже. Оборудование: музыкальный инструмент музыкальный центр видеофильмы с фрагментами из балетов Золушка и Щелкунчик.
54611. Общественно-политическая лексика к урокам по творчеству И.С. Тургенева 28.5 KB
  Западник сторонник общественного течения в России в 19 веке представители которого признавали западноевропейский путь развития России. в России: интеллигент не принадлежавший к дворянству выходец из других сословий купечества мещанства духовенства крестьянства а также из мелкого чиновничества. Славянофил сторонник направления общественной и философской мысли России в середине 19 века выдвинувшие идею самобытного пути исторического развития России отличного от пути развития западноевропейских стран.
54612. Молодежь в современном обществе 49 KB
  Работа в группах составление минидоклада используя мультимедийный диск составление вопросов по изучаемому материалу 5мин. Выступление представителя группы знакомство класса с изученным материалом 5 мин 3. Проверка знаний: тестовое задание 5мин ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА УРОКА Этапы урока Деятельность учителя Деятельность учащихся Конт роль времени Оргмомент Вступительное слово учителя 1 мин. Постановка цели корректировка Формулировка цели урока 3 мин Изучение нового...
54613. Перекрестная эластичность. Эластичность по доходу 26.62 KB
  Под эластичностью спроса по доходам понимается изменение спроса на товар в связи с изменением доходов потребителей. Если рост доходов приводит к росту спроса на товар, то данный товар относится к категории «нормальных», при снижении доходов потребителя и росте спроса на товар – товар относится к категории «низших».
54614. Социум как особенная часть мира. Системное строение общества 66 KB
  Системное строение общества. Для характеристики общества как системы используется понятие подсистема или сфера жизни общества. Черты общества как системы: 1 целостность; 2 наличие и взаимосвязь элементов; 3 качественная определенность т. Признаки общества как динамичной системы: 1 самодостаточность; 2 способность к самовоспроизводству; 3 способность к изменениям саморазвитию как отдельных элементов так и общества в целом.
54615. Стадийный подход 73 KB
  Характерным для традиционного аграрного общества является господство редистрибутивных отношений которые могут выражаться в самых разных формах: централизованное государственное хозяйство древнего Египта и средневекового Китая; русская крестьянская община где редистрибуция выражается в регулярных переделах земли по количеству едоков и т. Эта привязанность проявлялась в том что каждый член общества был включен в какойлибо коллектив и в зависимости каждого от старших по возрасту происхождению общественному положению которые и...
54616. Различные виды чтения применяемые на уроках иностранного языка 57 KB
  Зрелое умение читать предполагает как владение всеми видами чтения так и легкость перехода от одного его вида к другому в зависимости от изменения цели получения информации из данного текста. Это беглое выборочное чтение чтение текста по блокам для более подробного ознакомления с его фокусирующими деталями и частями. Полнота понимания при просмотровом чтении определяется возможностью ответить на вопрос представляет ли данный текст интерес для читающего какие части текста могут оказаться в этом отношении наиболее информативными и должны...
54618. Здоровя – мудрих гонорар 56 KB
  Мати купала своїх діток мила їхні голівоньки різними травами зіллям що позитивно впливало на здоровя і приємно пахло. Це корисно для зміцнення здоров’я та закалювання організму. Що більш шкідливо для здоров’я...