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

43894. АПРОБАЦІЯ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ ЯКІСТЮ ПРОДУКЦІЇ У ФАРМАЦЕВТИЧНИХ КОМПАНІЯХ НА ПРИКЛАДІ ЗАТ «БІОЛІК» 1.37 MB
  З іншого боку важливим чинником що визначає спрямованість України до правової держави та верховенства права є її європейський вибір та вступ до СОТ. Такою зокрема є фармацевтична i медична діяльність бізнессередовище тобто діяльність у сфері обігу виробництва виготовлення збуту обліку призначення продажу введення тощо лікарських засобів далі ЛЗ важливими аспектами якої є забезпечення належної якості та ефективності ЛЗ засобами державного контролю Міністерство внутрішніх справ України Міністерство охорони здоровя...
43895. Финансовая (бухгалтерская) отчетность организации, ее место в системе экономической информации на примере ЗАО БалаковоВолгоэнергомонтаж 258 KB
  Способы анализа баланса. Анализ ликвидности баланса. Собственникам руководителям организации данные баланса необходимы для контроля за наличием и структурой хозяйственных средств и их источников для определения сумеет ли предприятие в ближайшее время выполнить свои обязательства перед третьими лицами акционерами инвесторами кредиторами покупателями поставщиками и другими или оно находится на грани финансовых затруднений. Покупатели и держатели акций предприятия в большей мере оценивают финансовую устойчивость организации...
43896. Проектування автодороги Кіровоград – Кривий Ріг на обході с.м.т. Новгородка 1.06 MB
  Інтенсивність дорожнього руху. Взаємозвязок коефіцієнту зчеплення з транспортно експлуа таційним станом покриття та режимами руху. Рекомендації БЕЗПЕКА ТА ОРГАНІЗАЦІЯ РУХУ. Оцінка безпеки руху методом підсумкових коефіцієнтів безпеки.
43897. Теоретические и практические аспектам маркетинговой деятельности СОАО «ВСК» и разработки стратегии дальнейшего развития 1.03 MB
  Во второй части работы проведен финансовый анализ СОАО ВСК в том числе дается характеристика предприятия проанализирована динамика и структура страховых услуг представлен анализ прибыли и рентабельности дается оценка финансовой устойчивости проведен анализ динамики и структуры бухгалтерского баланса. Он включает в себя: 1 определение размера страхового покрытия перечня страхуемых рисков а также страховых сумм и условий осуществления выплат; 2 расчет страховой премии и определение...
43898. Анализ и выявление пути совершенствования внешнеэкономической деятельности РУП «Гродноэнерго» 1.16 MB
  При обретении независимости в 1991 году Беларусь была одной из богатейших республик СНГ по показателям доходов на душу населения, что отражало устойчивый рост, происходивший в республике в 70-е и начале 80-х годов. Она развила промышленность, доля которой в ВВП превратила Беларусь в одну из самых индустриализированных стран мира.
43899. Разработка рекомендаций по совершенствованию методики оценки кредитоспособности заемщика ОАО «Московский индустриальный банк» 5.4 MB
  Первый вопрос связан с анализом финансового состояния предприятия а второй носит юридический характер а также связан с личными качествами руководителя предприятия. Способность своевременно возвращать кредит оценивается путем анализа баланса предприятия на ликвидность эффективного использования кредита и оборотных средств уровня рентабельности а готовность определяется посредством изучения дееспособности заемщика перспектив его развития деловых качеств руководителей предприятий. В связи с тем что предприятия значительно различаются по...
43900. Особенности мотивации и стрессоустойчивости операторов связи 160.5 KB
  Особенности мотивации и стрессоустойчивости операторов связи Современное состояние проблемы мотивации и стрессоустойчивости операторов связи Подходы к изучению мотивации.
43901. Учет затрат на производство 29.45 KB
  Расходами организации согласно ПБУ 10/99 признается уменьшение экономических выгод в результате выбытия активов и возникновения обязательств, приводящее к уменьшению капитала организации, за исключением уменьшения вкладов по решению собственников имущества.