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

57648. Nature is in danger 110.5 KB
  Objectives: to acquaint students with the problems of nature protection to teach students to express the opinion to practise student’s speaking stills to develop creative thinking to develop positive attitude towards the world around us...
57649. Nature. Weather 55 KB
  Objectives: by the end of the lesson pupils will be able to use the words from the topic “Weather”; to complete the dialogues; to compare the weather in different parts of the world; to answer the questions about the weather...
57650. The Nobel Prizes 263 KB
  Objectives: - to teach pupils to work in groups; to teach pupils to gather additional information on the topic; to practice speaking; to develop pupils language skills...
57651. Occupation, Profession, Trade 31 KB
  Objectives: to practice the new vocabulary for talking about professions and trades to develop communicative skills to involve students into reading, writing, communicative activities...
57652. Sports. Olympic Games 106 KB
  Good morning, my dear children. I am very glad and happy to see all of you today. Today we are going to speak about... So, can you guess what we would be talking about at the lesson? Look at the screen. Let’s open the words.
57653. Last night 325.5 KB
  Objectives: by the end of the lesson pupils will be able to activate the knowledge of numerals, practice cardinal numerals, practice positive sentences in the Past Simple Tense...
57654. It’s your planet! 63 KB
  I am very glad to see you! I hope that everybody is in order. Look at the pictures and try to guess the topic of our lesson. Yes, exactly – it is “It’s our planet”. I suppose this topic will be interesting for you, because nature is our home and our duty is to respect its rights.
57655. Політична система Великої Британії 60.5 KB
  Good morning boys and girls, collogues and guests! Today we got together to discuss the problem: “British political system and the role of Queen Elizabeth II and the Parliament.”
57656. MY FUTURE PROFESSION 56.5 KB
  Teacher: Good morning, children! I am glad to see you! Pupils: Good morning, teacher! We are glad to see you too! Teacher: today we shall talk about professions and your future professions.