42307

Дослідження розімкнутої лінійної системи за допомогою середовища MATLAВ

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Він повинен включати назва предмета номер і назва лабораторної роботи прізвище та ініціали авторів номер групи прізвище та ініціали викладача номер варіанта короткий опис досліджуваної системи результати виконання всіх пунктів інструкції які виділені сірим фоном див. Визначте смугу пропускання системи найменшу частоту на якій АЧХ стає менше ніж дБ. Побудуйте модель системи в просторі стану.

Украинкский

2013-10-29

123 KB

1 чел.

Лабораторна робота № 2


Дослідження розімкнутої лінійної системи


Мета роботи
• освоєння методів аналізу одновимірної лінійної безперервної системи за допомогою середовища MATLAB
Завдання роботи
• запровадити модель системи у вигляді передавальної функції
• побудувати еквівалентні моделі в просторі станів і в формі «нулі-полюси»
• визначити коефіцієнт посилення в сталому режимі і смугу пропускання системи
• навчитися будувати імпульсну і перехідну характеристики, карту розташування нулів і полюсів, частотну характеристику
• навчитися використовувати вікно LTIViewer для побудови різних характеристик
• навчитися будувати процеси на виході лінійної системи при довільному вхідному сигналі
Оформлення звіту
Звіт з лабораторної роботи виконується у вигляді зв'язного (читається) тексту у файлі формату Microsoft Word (шрифт основного тексту Times New Roman, 12 пунктів, через 1,5 інтервалу, вирівнювання по ширині). Він повинен включати
• назва предмета, номер і назва лабораторної роботи
• прізвище та ініціали авторів, номер групи
• прізвище та ініціали викладача
• номер варіанта
• короткий опис досліджуваної системи
• результати виконання всіх пунктів інструкції, які виділені сірим фоном (див. нижче): результати обчислень, графіки, відповіді на запитання.
При складанні звіту рекомендується копіювати необхідну інформацію через буфер обміну з робочого вікна середовища MATLAB. Для цих даних використовуйте шрифт Courier New, в якому ширина всіх символів однакова.

Інструкція з виконання роботи
Основна частина команд вводиться в командному вікні середовища MATLAB. Команди, які треба застосовувати в інших вікнах, позначені іконками відповідних програм.

Етап виконання завдання
1. Очистіть робочий простір MATLAB (пам'ять).
clear all
2. Очистіть вікно MATLAB.
clc
3. Подивіться коротку довідку по команді tf.
help tf
4. Визначте адресу файлу, який виконує цю команду.
which('tf')
5. Введіть передавальну функцію

як об'єкт tf.  n = [n2 n1 n0]

d = [1 d2 d1 d0]

f = tf ( n, d )



6. Перевірте, як отримати з цього об'єкта чисельник і знаменник передавальної функції.
[n1,d1] = tfdata ( f, 'v' )
7. Знайдіть нулі і полюси передавальної функції.
 z = zero ( f )

p = pole ( f )



8. Знайдіть коефіцієнт посилення ланки в сталому режимі.
k = dcgain ( f )

9. Визначте смугу пропускання системи (найменшу частоту, на якій АЧХ стає менше, ніж дБ).
b = bandwidth ( f )

10. Побудуйте модель системи в просторі стану.
f_ss = ss ( f )

11. Зробіть так, щоб коефіцієнт прямої передачі ланки дорівнював 1.
f_ss.d = 1
12. Знайдіть новий коефіцієнт посилення ланки в сталому режимі.

13. Як пов'язані коефіцієнти і? Чому?

14. Побудуйте модель вихідної системи у формі «нулі-полюси».
f_zp = zpk ( f )
15. Перевірте, які змінні є в робочому просторі.
who или whos

(в чому різниця?)
16. Побудуйте на графіку розташування нулів і полюсів системи.
pzmap ( f )
17. Визначте коефіцієнти демпфування і власні частоти для всіх елементарних ланок (першого і другого порядку).
[wc,ksi,p] = damp ( f )
18. Відкрийте модуль LTIViewer.
ltiview
19. Завантажте модель f.
FileImport
20. Побудуйте імпульсну характеристику (вагову функцію) цієї системи.
 

ПКМ – Plot Types - Impulse
21. Завантажте модель f_ss.
FileImport
22. Перевірте, чи побудована імпульсна характеристика другої системи?
ПКМ – Systems
23. Вимкніть систему f. Чому однакові побудовані імпульсні характеристики різних систем?
ПКМ – Systems
24. Підключіть обидві системи.
25. Побудуйте перехідні характеристики систем.
 

ПКМ – Plot Types – Step
26. Зробіть, щоб на графіку для кожної функції були відзначені:
• максимум
• час перехідного процесу
• час наростання (від 10% до 90% сталого значення)
• стале значення

 

ПКМ – Characteristics:

Peak Response

Settling Time

Rise Time

Steady State


27. Клацаючи мишею по мітках-гурткам, виведіть на екран рамки з чисельними значеннями цих параметрів і розташуйте їх так, щоб всі числа були видні.
28. Експортуйте побудований графік в окреме вікно.
 

File – Print to Figure
29. Скопіюйте графік у буфер обміну у форматі векторного метафайлу.
print -dmeta
30. Вставте графік з буфера обміну в звіт (Microsoft Word).  
ПКМ - Вставить
31. Закрийте вікно LTIViewer.
32. Створіть масив частот для побудови частотної характеристики (100 точок в інтервалі від до з рівномірним розподілом на логарифмічною шкалою).
w = logspace(-1, 2, 100);
33. Розрахуйте частотну характеристику вихідної системи ...
r = freqresp ( f, w );

r = r(:);
34. ... І побудуйте її на осях з логарифмічним масштабом по осі абсцис.
semilogx ( w, abs(r) )
35. Скопіюйте графік у буфер обміну у форматі векторного метафайлу.
print -dmeta
36. Вставте графік з буфера обміну в звіт (Microsoft Word). Поясніть, де на графіку можна знайти коефіцієнт посилення в статичному режимі і як визначити смугу пропускання системи.  
ПКМ – Вставить
37. Закрийте всі зайві вікна, окрім командного вікна MATLAB.
38. Побудуйте сигнал, що імітує прямокутні імпульси одиничної амплітуди з періодом 4 секунди (всього 5 імпульсів).
[u,t] = gensig('square',4);
39. Виконайте моделювання та побудуйте на графіку сигнал виходу системи f при цьому вході.
lsim (f, u, t)
40. Скопіюйте графік у буфер обміну у форматі векторного метафайлу.
print -dmeta
41. Вставте графік з буфера обміну в звіт (Microsoft Word).  
ПКМ – Вставить

Таблиця коефіцієнтів

Варіант

  1.  

1.0

1.10

0.100  

 3.0000  

 3.1600

 1.2000

  1.  

1.1

1.54

0.495  

 2.8000  

 2.9200

 1.2000

  1.  

1.2

1.08

0.096  

 2.3727  

 2.2264

 0.9091

  1.  

1.3

1.04

0.091  

 2.1909  

 2.0264

 0.9091

  1.  

1.4

-1.54

0.252  

 1.8333  

 1.5278

 0.6944

  1.  

1.5

-0.90

-0.240  

 1.6667  

 1.3611

 0.6944

  1.  

1.6

0.80

-0.224  

 1.3286  

 0.8959

 0.4592

  1.  

1.7

1.36

0.204  

 1.1857  

 0.7673

 0.4592

  1.  

1.8

-1.98

0.432  

 1.2000  

 0.7644

 0.3556

  1.  

1.9

-0.76

-0.399  

 1.3333  

 0.8711

 0.3556

  1.  

2.0

0.60

-0.360  

 1.2000  

 0.7406

 0.2734

  1.  

2.1

1.68

0.315  

 1.3250  

 0.8281

 0.2734

  1.  

2.2

-2.42

0.616  

 1.3059  

 0.7696

 0.2076

  1.  

2.3

-0.46

-0.552  

 1.4235  

 0.8401

 0.2076

  1.  

2.4

0.24

-0.480  

 1.3889  

 0.7531

 0.1543

  1.  

2.5

2.25

0.500  

 1.5000  

 0.8086

 0.1543

  1.  

2.6

0.26

-0.780  

 1.2421  

 0.6139

 0.1108

  1.  

2.7

-0.27

-0.810  

 1.1368  

 0.5717

 0.1108

  1.  

2.8

0.28

-0.840  

 0.8000  

 0.3700

 0.0500

  1.  

2.9

3.19

0.870  

 0.7000  

 0.3500

 0.0500


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22117. Частичные автоматы 194 KB
  Оказывается что для любого автомата Мили существует эквивалентный ему автомат Мура и обратно для любого автомата Мура существует эквивалентный ему автомат Мили. Рассмотрим алгоритм перехода от произвольного конечного автомата Мили к эквивалентному ему автомату Мура. Требуется построить эквивалентный ему автомат Мура Sb = {Ab Xb Yb b b} у которого Xb = Xa Yb = Ya т. Для определения множества состояний Ab автомата Мура образуем всевозможные пары вида ai yg где yg – выходной сигнал приписанный входящей в ai дуге.
22118. Абстрактный синтез конечных автоматов 25.5 KB
  Составить аналогичную таблицу описывающую работу конечного автомата не представляется возможным т. множество допустимых входных слов автомата вообще говоря бесконечно. Мы рассмотрим один из возможных способов формального задания автоматов а именно задание автомата на языке регулярных событий. Представление событий в автоматах.
22119. Операции в алгебре событий 24.5 KB
  Дизъюнкцией событий S1 S2 Sk называют событие S = S1vS2vvSk состоящее из всех слов входящих в события S1 S2 Sk. Произведением событий S1 S2 Sk называется событие S = S1 S2 Sk состоящее из всех слов полученных приписыванием к каждому слову события S1 каждого слова события S2 затем слова события S3 и т. слова входящие в события S1S2 и S2S1 различны: т. Итерацией события S называется событие{S} состоящее из пустого слова e и всех слов вида S SS SSS и т.
22120. Система основных событий 28.5 KB
  Событие состоящее из всех слов входного алфавита всеобщее событие. F = {x1 v x2 v v xm} Событие содержащее все слова оканчивающиеся буквой xi. Событие содержащее все слова оканчивающиеся отрезком слова l1 S = F l1 Событие содержащее все слова начинающиеся с отрезка слова l1и оканчивающиеся на l2: S = l1 F l2 Событие содержащее только однобуквенные слова входного алфавита S = x1 v x2 v v xm Событие содержащее только двухбуквенные слова входного алфавита S = x1 v x2 v v xm x1 v x2 v v xm Событие содержащее все...
22121. Генетические основы эволюции 118.5 KB
  Комбинативная изменчивость – изменчивость в основе которой лежит образование комбинаций генов которых не было у родителей. Комбинативная изменчивость обуславливается следующими процессами: независимым расхождением гомологичных хромосом в мейозе; случайным сочетанием хромосом при оплодотворении; рекомбинацией генов в результате кроссинговера. Частота мутаций не одинакова для разных генов и для разных организмов. Поскольку генов в каждой гамете много например у человека в геноме содержится около 30 тысяч генов то в каждом поколении около...
22122. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ФАКТОРЫ ЭВОЛЮЦИИ 88 KB
  Тогда частота аллеля b в популяции будет медленно но неуклонно возрастать в каждом поколении на одну десятитысячную если этому возрастанию не будут препятствовать или способствовать другие факторы эволюции. В принципе только благодаря мутационному процессу новый аллель может практически полностью вытеснить старый аллель из популяции. Однако в одной популяции растущей на вершине урансодержащих гор вблизи Большого Медвежьего озера Канада обнаружены многочисленные мутантные растения с бледнорозовыми цветками. Изоляция – это прекращение...
22123. ИСКУССТВЕННЫЙ ОТБОР 51.5 KB
  Количество часов: 2 ИСКУССТВЕННЫЙ ОТБОР Понятие об искусственном отборе Формы искусственного отбора Понятие об искусственном отборе Искусственный отбор – выбор человеком наиболее ценных в хозяйственном отношении особей животных и растений данного вида пород или сорта для получения от них потомства с желательными свойствами. Таблица Формы отбора Показатели Искусственный отбор Естественный отбор Исходный материал для отбора Индивидуальныепризнаки организма Индивидуальные признаки организма Отбирающийфактор Человек Условия среды живаяи...
22124. Биологический вид 95 KB
  Количество часов: 2 Биологический вид История развития концепции вида. Современные концепции вида Критерии вида Структура и общие признаки вида История развития концепции вида. Современные концепции вида Вид является одной из основных форм организации жизни на Земле и основной единицей классификации биологического разнообразия. Есть группы с огромным числом видов и группы – даже высокого таксономического ранга – представленные немногими видами в современной фауне и флоре.
22125. Видообразование. Понятие о видообразовании. Пути видообразования. Принцип основателя 105 KB
  Пути видообразования. Принцип основателя Теория аллопатрического видообразования Теория симпатрического видообразования Темпы видообразования Дополнительная литература: Понятие о видообразовании. Пути видообразования. Существуют три основных пути видообразования: филетическое гибридогенное и дивергентное.