51112

Изучение переходных характеристик типовых динамических звеньев

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Цель: Изучение переходных характеристик типовых динамических звеньев. Задача: Ознакомиться с программой снятия переходных характеристик. Произвести снятие переходных характеристик для различных значений параметров.

Русский

2014-02-06

64.46 KB

8 чел.

Федеральное агентство по образованию

Тихоокеанский Государственный университет

Лабораторная работа 1

По дисциплине «Теория управления»

Исследование переходных характеристик

типовых динамических звеньев

Выполнил студент гр. ПО-62

Новосад А.О.

Проверил:  Степанов В.Г.

Хабаровск 2009

Цель: Изучение переходных характеристик типовых динамических звеньев.

Задача:

  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.

1. Апериодическое (Инерционное) звено

T1=5      K=5   K=7   K=2

Как видно из приведенного выше графика значение передаточного числа равно значению переходной функции в устоявшемся режиме. Следовательно чтобы определить коэффициент передачи нужно взять значение функции после окончания переходного процесса.

К=5   T1=2,5    T1=5    T1=8

Постоянная времени Т1 прямо пропорциональна длительности переходных процессов. С небольшой погрешностью можно считать что t=3T. Где t – длительность переходного процесса. На графике приведен пример графического метода определения Т1 – в начале координат к зеленому графику проведена касательная, из точки ее пересечения с асимптотой на ось времени опускается перпендикуляр, который указывает на значение Т1.

2. Апериодическое звено второго порядка

К=10 Т1=50 Т2=10

К1=10 Т1=50 Т2=40

К1=10 Т1=200 Т2=40

Зададим исходные данные для графика К=10 Т1=50 Т2=40 (красный график). Увеличим Т2 в 4 раза. На синем графике видно что при увеличении постоянной Т2 точка перегиба смещается вправо, что также незначительно влияет на длительность переходного процесса. Увеличение значения Т1 как и в случае апериодического звена 1-го порядка увеличивает длительность переходного процесса.

3. Колебательное звено

 

К1=5 Т1=5 Т2=10

К1=5 Т1=5 Т2=20

К1=5 Т1=10 Т2=20

На зеленом графике видно что переходная характеристика периодического звена – это синусоидальные колебания, которые затухают через несколько периодов. Если увеличить значение Т2, то существенно возрастет амплитуда колебаний, что в свою очередь увеличивает время переходного процесса. Обратного эффекта можно добиться если увеличить значение Т1(синий график).

4. Инерционное интегрирующее звено

К1=5 Т1=5

К1=20 Т1=5

К1=5 Т1=15

На среднем (красном) графике значения Т1 и К1 равны 5. Увеличение К1 приводит к более резкому возрастанию графика и смещению его асимптоты ближе к оси ординат. Изменение Т1 приводит к противоположному эффекту.

5. Инерционное дифференцирующее звено

 

Изменение передаточного числа и постоянной времени задают начальное значение переходной функции. Однако это не сильно сказывается на длительности переходных процессов.

К1=20 Т1=5

К1=20 Т1=10

К1=40  Т1=5

Вывод: в ходе выполнения данной лабораторной работы были изучены основные виды динамических звеньев и их переходные характеристики. Также было рассмотрено влияние постоянных времени и передаточного числа на графики переходных функций.