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

26421. ЦНС. Серое и белое вещество 20.5 KB
  Отличается высокой концентрацией нервной ткани особенно в головном мозге в котором сформировались БП содержащие кору серое вещество substania grisae скопление тел нейронов обеспечивающее ВНД и ствол мозга с подкоркой. Подкорка выполняет ННД и осуществляет через образованные ею проводящие пути связь головного мозга со спинным. Среди белого вещества substancia alba скопление отростков нейронов расположены нервные клетки в виде ретикулярной формации которая помимо проводниковой роли участвует в генерации энергии которая...
26422. Череп 25.5 KB
  Мозговой отдел: затылочная кость os occipitale клиновидная кость os sphenoidale теменная кость os parietale межтеменная кость os interparietale височная кость os temporale лобная кость os frontale. Особенности: КРС: массивен уплощён роговые отростки нет верхних резцов хоаны узкие и глубокие полная орбита лошадь: менее массивен затылочный гребень полная орбита значительное надглазничное отверстие свинья: хоботковая кость длинные ярёмные отростки неполная орбита собака: лёгкий ярёмные отростки короткие хоаны широкие синусы...
26423. Шея 25 KB
  В шейной области выделяют несколько групп мышц; вентральные: грудиннососцевидный грудинночелюстной грудинноподъязычный плечеподъязычный грудиннощитовидный; боковые лестничные мышцы и дорсальные: трапециевидный и плечеголовной ромбовидный и зубчатый вентральный пластыревидный и длиннейший шеи полуостистый и длиннейший головы и атланта остистый и многораздельный. Иннервацию области шеи обеспечивают дорсальные и вентральные ветви смешанных шейных спинномозговых нервов многие имеют специальные названия: большой затылочный большой...
26424. Эндокринная система 21 KB
  Гормоны: соматропин кортикотропин тиротропин пролактин фоллитропин лютропин меланотропин вазопрессин окситоцин. Гормоны: мелатонин серотонин и антигонадотропин. Гормоны: тироксин трийодтиронин тиреокальцитонин. Гормоны: паратгормон регулирует содержание кальция в костях.
26425. Язык — linqua 26 KB
  Различают корень языка radix linguae расположенный на уровне последних коренных зубов. Корень переходит в тело языка corpus linquae тело в верхушку apex linquae рис. Корень языка закреплен на подъязычной кости. Средняя и две боковые язычнонадгортанные складки слизистой оболочки plica glossoepigloltica соединяют корень языка с надгортанником.
26426. Носовая полость (cavum nasi) 22 KB
  В носовой полости находятся лабиринт решётчатой кости и носовые раковины две или три. Функционально вся носовая полость подразделяется на две части: преддверие сообщается с конъюнктивальным мешком глаза через слёзноносовой проток и собственно носовую полость в которой выделяют обонятельную верхнюю и дыхательную нижнюю области. С носовой полостью связаны придаточные носовые пазухи синусы расположенные в верхней челюсти sinus maxillaris лобной кости sinus frontalis в нёбной sinus palatinus и клиновидной sinus sphenoidalis...
26427. Область крылонёбной ямки 20 KB
  В ней находятся 3 отверстия: верхнее в челюстное для в челюстной артерии и нерва сообщается с подглазничным отверстием образуя подглазничный канал. Среднее клинонёбное для клинонёбной артерии и нерва сообщается с носовой полостью. Нижнее нёбное заднее для большой нёбной артерии и нерва сообщается с большим нёбным на твёрдом нёбе. здесь находится крупный сосудистонервный пучок: ветви в челюстного нерва от тройничного и в челюстная артерия и её ветви продолжение наружной сонной клинонёбный парасимпатический узел через который...
26428. Область орбиты 22.5 KB
  Снаружи от лобной кости отходит образуя край орбитального кольца скуловой отросток processus zygomaticus который у лошадей и КРС доходит до скулового отростка височной кости или височного отростка скуловой кости и образует полное кольцо орбиты а у свиней и собак не доходит и образует неполное кольцо. От наружной поверхности чешуи височной кости ответвляется скуловой отросток височной кости proc. zygomaticus os temporale который соединяется с височным отростком скуловой кости proc.
26429. Область холки 19.5 KB
  Иннервация: дорсальные ветви грудных спинномозговых нервов трапециевидный нерв.