66507

СИНТЕЗ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Построим переходные и частотные характеристики непрерывной и дискретной модели: Рис. Переходная характеристика непрерывной системы Рис. Переходная характеристика дискретной системы Рис. Частотные характеристики непрерывной системы...

Русский

2014-08-22

539.92 KB

0 чел.

ГОУ ВПО «Сургутский государственный университет

Ханты-Мансийского автономного округа – Югры»

 

                                                            

Факультет автоматики и телекоммуникаций

                                                     Кафедра автоматики и компьютерных систем

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №10

«СИНТЕЗ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ С ОБРАТНОЙ  СВЯЗЬЮ»

Выполнил: студент группы 12-91,

Кургузов В.В.

Принял: старший преподаватель,

Паук Е.Н.

Сургут

2012

Цель работы:

Получение практических навыков синтеза дискретных систем методом корневого годографа.

Ход работы

1. Получим передаточную функцию привода жесткого диска:

>> Wn=tf(0.05,[0.01 0.004 10])

 

Transfer function:

        0.05

-----------------------

0.01 s^2 + 0.004 s + 10

 

2. Перейдем от непрерывной модели объекта управления к дискретной с периодом дискретизации 0.005 с, используя экстраполятор 0-порядка:

>> Wd=c2d(Wn,0.005,'zoh')

 

Transfer function:

6.233e-005 z + 6.229e-005

-------------------------

 z^2 - 1.973 z + 0.998

 

Sampling time: 0.005

3. Построим переходные и частотные характеристики непрерывной и дискретной модели:

Рис.1. Переходная характеристика непрерывной системы

Рис.2. Переходная характеристика дискретной системы

Рис.3. Частотные характеристики непрерывной системы

Рис.4. Частотные характеристики дискретной системы

Рис.5. Годограф Найквиста непрерывной системы

Рис.6. Годограф Найквиста дискретной системы

Анализируя переходные характеристики непрерывной и дискретной системы, можно сказать, что эти системы обладают плохими показателями качества: большое перерегулирование (97,9-98 %), большое время регулирования: 19 секунд.

4. Произведем анализ показателей качества управления:

Непрерывная система:

Время регулирования: 19 с

Перерегулирование: 97,9 %

Запас по фазе:

Запас по амплитуде:

Дискретная система:

Время регулирования: 19 с

Перерегулирование: 98 %

Запас по фазе:

Запас по амплитуде:

5. Найдем значение полюсов дискретной системы:

>> pole(Wd)

ans =

  0.9865 + 0.1573i

  0.9865 - 0.1573i

Рис.7. Корневой годограф

Из корневого годографа видно, что полюса дискретной системы на границе устойчивости, поэтому система обладает плохими показателями качества.

6. Введем компенсатор с передаточной функцией Wr(z)=(z+a)/(z+b), где а=-0.85; b=0:

>> Wr=zpk(0.85,0,1,0.005)

 

Zero/pole/gain:

(z-0.85)

--------

  z

 

Sampling time: 0.005

7. Вызовем функцию rltool для настройки коэффициента регулятора замкнутой системы с целью улучшения показателей качества регулирования.

После введения компенсатора передаточная функция системы будет выглядеть следующим образом:

>> W2d=Wd*Wr

 

Zero/pole/gain:

6.2328e-005 (z+0.9993) (z-0.85)

-------------------------------

  z (z^2  - 1.973z + 0.998)

 

Sampling time: 0.005

Рис.8. Корневой годограф при С=1

Рис.8 Частотные характеристики при С=1

Рис.9. Переходная характеристика при С=1

Анализируя полученные результаты, можно сказать, что при введении компенсатора показатели качества системы по-прежнему остаются на невысоком уровне. Система имеет большое время регулирования, перерегулирование и высокую степень колебательности.

Изменяя расположение полюсов годографа, добьемся улучшения показателей качества времени регулирования системы:

а) При С=1500 имеем:

Рис.16. Корневой годограф при С=1500

Рис.17. Частотные характеристики при С=1500

Рис.18. Переходная характеристика при С=1500

Представленные графики свидетельствуют о том, что при С=1500 система еще не обладает приемлемыми показателями качества: имеет большое перерегулирование. Но при этом по сравнению со значением времени регулирования при С=1, в данном случае оно значительно меньше, что является хорошим показателем. Характер переходного процесса – колебательный.

б) При С=4170 имеем:

Рис.10. Корневой годограф при С=4170

Рис.11. Частотные характеристики при С=4170

Рис.12. Переходная характеристика при С=4170

Из представленных графиков видно, что при С=4170 система обладает неплохими показателями качества. При этом время регулирования равняется 0,06 с, что значительно лучше, чем при С=1. Характер переходного процесса – апериодический.

б) При С=11000 имеем:

Рис.13. Корневой годограф при С=11000

Рис.14. Частотные характеристики при С=11000

Рис.15. Переходная характеристика при С=11000

Из представленных графиков видно, что при увеличении коэффициента передачи компенсатора показатели качества системы ухудшаются. Можно так же заметить, что дальнейший рост коэффициента С приведет к неустойчивости системы (корни будут находиться за пределами окружности радиуса 1).

Вывод:

В ходе работы был произведен синтез модели дискретной системы привода жесткого диска в ходе которого выяснилось, что при введении компенсатора в систему, она еще не обладает приемлемыми показателями качества: имеет высокое значение перерегулирования, большую колебательность и низкое быстродействие.

С помощью инструмента rltool было определено такое значение коэффициента регулятора, которое обеспечивает приемлемые показатели качества, в частности, высокое быстродействие: 0,06 с.

Так же выяснилось, что при дальнейшем увеличении коэффициента регулятора показатели качества системы ухудшаются, система может стать неустойчивой.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

85077. Вредные привычки, их влияние на здоровье. Профилактика вредных привычек 34.63 KB
  Профилактика вредных привычек. Одна из таких угроз возникновение а главное глобальное распространение вредных привычек. Назовите социальные причины вредных привычек и их последствия. Ощущаем ли мы эти последствия в повседневной жизни Как ты сам борешься с вредными привычками Учитель предлагает обсудить проблему таких вредных привычек как пьянство и алкоголизм табакокурение и наркомания.
85078. Алкоголизм и курение, их профилактика 44.7 KB
  Познакомить учащихся с физиологическими и социальными последствиями употребления алкоголя. К сожалению употребление алкоголя давно стало элементом человеческой культуры и так же давно передовые представители человечества говорили о пагубности этой привычки. Токсическое воздействие алкоголя прежде всего сказывается на деятельности нервной системы. Если содержание алкоголя в крови принять за 1 единицу то в печени оно будет равно 145 а в головном мозге 175.
85079. Наркомания – прямая угроза жизни и здоровью человека 41.3 KB
  Цель урока: Познакомить учащихся с физиологическими и социальными последствиями употребления наркотиков Изучение нового материала. Каков возраст подавляющего большинства наркоманов В каком возрасте люди начинают приобщаться к наркотикам Как вы думаете что является главной причиной всемирного распространения наркотиков Существует ли юридическая ответственность за употребление наркотиков А за их хранение За распространение Можно ли лечением снять наркотическую зависимость Можно ли окончательно излечиться от наркомании Какая по...
85080. Правила поведения в условиях вынужденной автономии в природе. Ориентирование 39.44 KB
  К небесным телам относятся солнце луна звёзды. Места восхода и захода солнца по временам года различны: зимой солнце восходит на юговостоке а заходит на югозападе; летом солнце восходит на северовостоке а заходит на северозападе; весной и осенью солнце восходит на востоке а заходит на западе. Луна так же как и солнце всходит на востоке и заходит на западе. Для этого положите часы горизонтально так чтобы часовая стрелка указывала на Солнце.
85081. Правила поведения в ситуациях криминогенного характера 36.44 KB
  Учащимся предлагаются ситуации возможного теракта в которых учащиеся должны действовать. Учащиеся делятся на группы у каждой группы своё задание. Учащиеся находят на школьной территории подозрительную коробку из которой торчит проволока похожая на антенну. После обнаружения коробки учащиеся должны запомнить место где она находится и быстро отойти от нее.
85082. Уголовная ответственность несовершеннолетних 31.76 KB
  Юридическая ответственность это система санкций налагаемых государством государственными органами имеющими на то полномочия на основании закона на граждан совершивших проступок т. Перечислим их по мере убывания строгости: уголовная ответственность; административная ответственность; дисциплинарная ответственность; материальная ответственность; гражданскоправовая ответственность. Далее учитель переходит к вопросу о возрасте когда человек несет уголовноправовую ответственность.
85083. Единая государственная система предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (РСЧС). Структура и задачи. Законы и другие нормативно-правовые акты Российской Федерации по обеспечению безопасности 42.55 KB
  Законы и другие нормативноправовые акты Российской Федерации по обеспечению безопасности Цели урока. Познакомить учащихся со структурой законодательства России по обеспечению безопасности основными положениями Конституции и законов РФ по обеспечению безопасности. Одним из важнейших элементом системы безопасности России является система предупреждения и действий в чрезвычайных ситуациях РСЧС. Это серьезно снижало эффективность деятельности государства в области обеспечения безопасности граждан и общества.