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

58161. СОСТАВ, СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ НАЛОГОВЫХ ОРГАНОВ 117 KB
  В ходе реформирования органов исполнительной власти определена новая структура федеральных органов исполнительной власти в соответствии с которой в составе Министерства финансов РФ выделена Федеральная налоговая служба...
58162. Основные положения теории химического строения органических соединений А.М.Бутлерова 1.62 MB
  Химическое строение вещества как порядок соединения атомов в молекулах. Взаимное влияние атомов и атомных групп в молекуле. При этом строго соблюдается четырехвалентность атомов углерода и одновалентность водородных атомов. Свойства веществ зависят не только от качественного и количественного состава но и от порядка соединения атомов в молекуле явление изомерии.
58163. Уровни организации живой природы 81 KB
  Ученые выделяют несколько уровней организации живой природы: молекулярный клеточный организменный популяционно-видовой экосистемный и биосферный. На молекулярном уровне изучаются молекулы которые находятся в клетке их строение и функции.
58164. Утверждение Новой Культуры 83 KB
  Появляется интерес к античной культуре происходит как бы её возрождение так и появился термин. Термин Возрождение встречается уже у итальянских гуманистов например у Джорджо Вазари. В настоящее время термин Возрождение превратился в метафору культурного расцвета: например Каролингское Возрождение IX века. Возрождение возникло в Италии где первые его признаки были заметны ещё в XIII и XIV веках в деятельности семейства Пизано Джотто Орканья и др.
58165. Збройні сили Київської Русі 138.5 KB
  Княжа дружина була зорганізована на зразок варязьких дружин. Хоча скандинавці втратили значення в Україні і мусили уступити з війська, але їх військову організацію, що визначалася дуже високими прикметами, князі зберегли та тільки її перетворили, відповідно до розвитку і потреб держави.
58166. Формы государства 51.5 KB
  Формы государства, как совокупность его внешних признаков представляет организацию государственной власти в стране, включая 3 взаимосвязанных элемента...
58167. Фізіологічна і соціальна зрілість. Взаємозв’язок фізіологічної та соціальної зрілості 42.5 KB
  Мета: сформувати в учнів поняття про фізіологічну й соціальну зрілість показати взаємозвязок фізіологічної та соціальної зрілості. Підлітковий вік характеризується переходом до фізичної й соціальної зрілості.
58168. Соединения неметаллических элементов с Водородом. Хлорид Водорода. Соляная кислота. Аммиак. Соли аммония 36 KB
  Ковалентная неполярная связь между атомами Водорода в молекуле Водорода образована перекрыванием двух 1S1 –орбиталей двух атомов молекулярное вещество. В лаборатории водород добывают несколькими способами прежде всего реакцией металлов расположенных...
58169. Письмо. История письма 41 KB
  Письмо – это система начертательных знаков, используемых для фиксации речи. Оно возникло около 6000 лет тому назад, гораздо позднее, чем звуковой язык.