51110

Исследование переходных характеристик типовых динамических звеньев

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Для апериодического звена первого порядка графически определить постоянную времени и коэффициент передачи. Теоретические сведения Пусть имеем дифференциальное уравнение динамики звена второго порядка Его можно записать в общем виде 1 Где оператор Лапласа; постоянные времени; коэффициент усиления передаточное число. При сравнении красного и зеленного графиков можно сделать вывод о том что постоянная времени T1 прямо пропорциональна длительности переходного процесса т. чем больше постоянная времени T1 тем дольше идет...

Русский

2014-02-06

96.48 KB

28 чел.

Кафедра «Автоматика и системотехника»

По дисциплине: «Основы теории управления»

На тему: «Исследование переходных характеристик типовых динамических звеньев»

Выполнили: ст. группы ПО-71

Михайлов Е.В.

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тихоокеанский государственный университет»

Лабораторная работа №1

 


Цель работы: изучение переходных характеристик типовых динамических звеньев.

Задачи: 

  1.  Ознакомиться с программой снятия переходных характеристик.
  2.  Произвести снятие переходных характеристик для различных значений параметров.
  3.  Построить полученные зависимости и сделать вывод о влиянии параметров на вид переходной характеристики.
  4.  Для апериодического звена первого порядка графически определить постоянную времени и коэффициент передачи.

Теоретические сведения

Пусть имеем дифференциальное уравнение динамики звена второго порядка

Его можно записать в общем виде

(1)

Где     оператор Лапласа;  - постоянные времени;    коэффициент усиления (передаточное число).

Многочлен в левой части (1) принято называть собственным оператором и обозначать L(p). В правой части стоит оператор воздействия N(p).

Функция W(p)= называется передаточной функцией.

Переходной функцией звена или системы называют функцию h(t) описывающую изменение выходной величины, когда на ее вход подается единичное ступенчатое воздействие при нулевых начальных условиях.

В самом простом случае мы имеем дело с идеальным усилительным звеном. Его уравнение можно записать в виде

Передаточная и переходная функция соответственно равны

Далее рассмотрим более сложные звенья.


Апериодическое звено первого порядка

По графику видно, что значение коэффициента усиления (передаточного числа) k1 равно значению переходной функции в устоявшемся режиме (при  при ). При сравнении красного и синего графиков можно убедиться, что передаточное число не влияет на время переходного процесса.

При сравнении красного и зеленного графиков можно сделать вывод о том, что постоянная времени T1 прямо пропорциональна длительности переходного процесса (т.е. чем больше постоянная времени T1, тем дольше идет переходный процесс). В данном случае длина переходного процесса приблизительно равна времени .

Апериодическое звено второго порядка

Действие коэффициента усиления на вид переходной характеристики апериодического звена второго порядка аналогичен действию на вид переходной характеристики апериодического звена первого порядка (сравнение красного и синего графиков).

Увеличение коэффициента T1 вызывает соответствующее увеличение времени переходного процесса.

Из сравнения зеленого и красного графиков видно, что увеличение коэффициента T2 приводит к тому, что точка перегиба смещается вправо. Выпуклость/вогнутость функции приобретает большие значения. Увеличение T2 также привело к изменению времени переходного процесса (зеленый график пересекает красный примерно через 6с после начала переходного процесса и дальше идет выше красного графика).

Колебательное звено

 

Коэффициент усиления определяет устоявшиеся значения переходной функции, а также влияет на амплитуду колебаний.

Увеличение коэффициента T2 приводит к увеличению амплитуды колебаний и времени затухающих колебаний (для сравнения красный и черный графики).

Увеличение коэффициента T1 приводит к уменьшению амплитуды затухающих колебаний и времени переходного процесса (для сравнения красный и синий графики).

Идеальное интегрирующее звено

Коэффициент усиления влияет на то, какой угол наклона имеет переходная характеристика. Чем больше передаточное число, тем больше угол наклона.

Реальное интегрирующее звено

Увеличение коэффициента усиления приводит к изменению угла наклона асимптоты переходной характеристики. Из сравнения зеленого и красного графиков видно, что зеленый график (имеет больший коэффициент усиления) проходит выше красного графика, при этом приращений значений функций на зеленом графике явно больше, чем приращение значений на красном графике.

Увеличение постоянной времени T1 приводит к смещению асимптоты функции вправо по оси времени. Синий график проходит ниже красного, но приращения значений обеих функций при больших t примерно равны.

Реальное дифференцирующее звено

Из сравнения красного и синего графиков видно, что передаточное число определяет начальное значение переходной характеристики и не влияет на время переходного процесса. Чем больше значение передаточного числа, тем больше начальное значение переходной функции.

Увеличение параметра T1 приводит к уменьшению начального значения переходной характеристики и к увеличению длительности переходного процесса.

Определение постоянной времени и коэффициента передачи

Определим графически значения постоянной времени и коэффициента передачи по синему графику. Коэффициент передачи равен значению переходной характеристики при , т.е. когда переходной процесс закончен. В данном случае можно приблизительно сказать, что при   переходный процесс закончен. В данной точке проведем горизонтальную линию, значение которой в проекции на ось h(t) и есть значение коэффициента передачи.

Теперь проведем касательную к графику в точке 0,0 до пересечения с ранее построенной горизонтальной линией. Значения координаты данной точки по оси времени и будет постоянной времени T1.

Вывод: в ходе выполнения лабораторной работы были изучены переходные характеристики типовых динамических звеньев; изучено влияние постоянных времени и коэффициента передачи на вид передаточных характеристик, а также на длительность переходного процесса; рассмотрен графический способ определения постоянной времени и коэффициента передачи для апериодического звена первого порядка.

Проверил: Степанов В.Г.

 

 

Хабаровск, 2009г.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

42947. Экономическое обоснование освоения выпуска новой продукции 87.82 KB
  Необходимо определить экономическую целесообразность перехода на выпуск нового вида продукции, ориентируясь на показатели рентабельности продукции и производства. Для этого необходимо разработать план работы предприятия на ближайшие 3 года, определить инвестиционные потребности, доходы и расходы, связанные с выпуском и реализацией новой продукции, выявить потребность в заемных источниках финансирования (кредитах), определить чистую прибыль предприятия и показатели эффективности.
42948. Расчет выпуска новой продукции 85.91 KB
  Дополнительным преимуществом для предприятия является возможность при изготовлении нового изделия максимально полно использовать имеющийся парк оборудования станков который использовался для выпуска продукции.
42949. Расчет коленчатого вала двигателя ЗМЗ - 53 376.33 KB
  ПЗ РАЗРАБОТКА МАРШРУТНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА Коленчатый вал двигателя ЗМЗ 53 рисунок 1 поступающие в ремонт может иметь следующие дефекты: обломы и трещины любого характера и расположения 1 изгиб вала 2 увеличение длины передней коренной шейки 3 износ шатунных шеек по длине 4 износ шатунных 5 и коренных 6 шеек износ шпоночной канавки под шпонки шестерни 7 и ступицы шкива коленчатого вала 8 биение шейки под шестерню коленчатого вала 9 износ шейки по шестерню коленчатого вала 10 износ шейки под ступицу шкива...
42950. Исследование QR метода на основе преобразований вращения и отражения 194.67 KB
  Рассмотрим два метода исключение обладающих в отличие от метода Гаусса гарантированной хорошей обусловленностью метод вращений и метод отражений. Оба эти метода позволяют получить представление исходной матрицы в вид произведения ортогональной матрицы Q на верхнюю треугольную матрицу R: =QR. 1 Теория метода вращения Пусть дана система линейных алгебраических уравнений содержащая n уравнений с n неизвестными. Идея метода заключается в том что матрицу А приводим к верхней треугольной умножая ее на коэффициенты c и s а потом с помощью...
42952. Організації передачі повідомлень на базі нових мережевих технологій 54.45 KB
  Завантаження однієї абонентської лінії телефонною розмовою складає в середньому 002 Ерланга в годину у годину пік – у 5 разів більше. Для спрощення розрахунків думаємо що динаміка росту кількості абонентів описується лінійним законом; завантаження однієї абонентської лінії телефонною розмовою складає в середньому 002 Ерланга в годину у годину пік – у 5 разів більше; середній трафик мови визначаємо по формулі: Тм сер = 002 Nб Тм сер = 002 13=026 Тм сер = 002 15=030 Тм сер = 002 16=032 Тм сер = 002 17=034 Тм сер = 002...
42953. Физические основы рентгеноспектрального и рентгенофлуоресцентного методов анализа 1.05 MB
  Свойства тонкоплёночных твёрдотельных объектов (электрические, магнитные, оптические и др.) зависят от их химического состава и толщины. Поэтому определение химического состава, толщины и других физико-химических характеристик твёрдотельных плёнок и покрытий для получения материалов с уникальными физическими свойствами является важной задачей
42954. Технологический процесс на изготовление детали – ступенчатый вал 252.63 KB
  Деталь изготавливается в условиях единичного производства из стали 45 ГОСТ 1050-88 твердостью НВ 280, термообработка - нормализация. Она представляет собой 5-ти ступенчатый вал длиной 360 мм. Относится к группе цилиндрических изделий. Внутри - сплошной. Основное предназначение вала – передавать крутящий момент в редукторе тихоходной ступени.