Министерство образования и науки Украины
Национальная Металлургическая Академия Украины
А.П. Егоров, В.Б. Зворыкин
Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине
"Теория автоматичекого управления. Линейные системы"
|
Утверждено на заседании Ученого совета НМетАУ протокол № от г. |
Днепропетровск, 2010
УДК 658.5.12.011.56 (07)
Учебное пособие. Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине "Теория автоматичекого управления. Линейные системы". По дисциплине: «Теория автоматического управления» для студентов направления 0925 - автоматизация и компьютерные технологии. / Сост.: А.П. Егоров, В.Б. Зворыкин, - Днепропетровск: НМетАУ, 2014, 20 с.
Приведены этапы выполнения лабораторных работ, последовательность действий по изучению линейных систем автоматического управления, путем моделирования динамических систем на ПЭВМ.
Приведены варианты задач для выполнения лабораторных работ, список рекомендованной литературы.
Издается в авторской редакции
Ответственный за выпуск |
А.П. Егоров, канд. техн. наук, доц. |
Рецензент |
Куваев В.Н., доктор технических наук, главный научный сотрудник Национального горного университета. |
Введение
В соответствии с учебной программой дисциплины «Теория автоматического управления» материал раздела «Линейные САУ» должен быть закреплен студентами в ходе лабораторных занятий. Практикум предполагает проведение компьютерных исследований линейных систем на динамических моделях в среде пакета MATLAB/Simulink.
Настоящие методические указания содержат программы выполнения шести лабораторных работ.
Перед проведением исследований на ПЭВМ студент должен уяснить суть выполняемой работы, проработать основные теоретические положения, связанные с её темой, выполнить необходимые расчеты, составить модели исследуемых САУ, подготовить таблицы и выполнить другие действия, предусмотренные инструкцией по проведению работы.
Отчет по работе должен содержать: цель работы, краткие теоретические сведения, результаты расчетов и исследований в виде таблиц и графиков с необходимыми комментариями, а также выводы.
При защите работы студент должен знать соответствующий теоретический материал, уметь дать физическую трактовку результатов исследований и обосновать выводы.
Лабораторная работа №1
Исследование апериодических звеньев первого порядка
Цель работы: Исследовать переходные функции и частотные характеристики апериодических звеньев первого порядка.
-
В соответствии с вариантом задания (табл. 1) создать в пакете Matlab схему модели, которая состоит из трех апериодических звеньев первого порядка (рис. 1).
Р исунок 1 - Структурная схема для моделирования
-
Для исследования временных и частотных характеристик системы воспользоваться средством анализа .
-
Построить графики переходных функций звеньев первого порядка.
-
Определить характеристики переходных функций: установившееся рассогласование , время регулирования , максимальное динамическое отклонение , перерегулирование , колебательность .
-
Построить частотный годограф комплексного коэффициента усиления (АФХ).
-
Построить ЛАЧХ и ЛФЧХ.
-
По ЛАЧХ и ЛФЧХ определить динамические оценки звеньев: установившееся значение , показатель колебательности , резонансную частоту , полосу пропускания , частоту среза , запас устойчивости по амплитуде и по фазе .
-
Результаты работы оформить в виде отчета.
|
Таблица 1 |
Варианты заданий
-
№
, с
, с
№
, с
, с
1.
2.0
3.0
4
5
12.
1.6
2.0
4
2
2.
0.1
0.8
1
2
13.
0.7
1.4
2
5
3.
0.2
0.7
2
4
14.
0.3
0.9
1
2
4.
1.0
0.5
1
3
15.
0.7
1.4
2
1
5.
2.0
0.1
3
4
16.
0.8
1.6
1
1.5
6.
0.8
3.0
2
5
17.
0.9
0.4
1
1.8
7.
0.1
0.5
8
10
18.
1.6
3.2
2
4
8.
2.0
3.0
4
5
19.
1.5
3.0
4
2
9.
1.0
3.0
8
3
20.
1.7
3.4
3.5
4
10.
1.5
4.0
1
2
21.
0.5
1.0
2
1
11.
2.0
3.0
4
5
22.
0.8
0.5
1
1.5
Содержание отчета:
1. Наименование и цель работы.
2. Структурная схема моделирования (рис. 1) с числовыми значениями коэффициентов.
3. Графики переходных функций.
4. Характеристики переходных функций.
5. АФХ, ЛАЧХ и ЛФЧХ для каждого звена.
6. Динамические оценки звеньев при гармонических воздействиях (на основании логарифмических характеристик).
7. Выводы.
Лабораторная работа №2
Исследование звеньев второго порядка
Цель работы: Исследовать переходные функции и частотные характеристики звеньев второго порядка.
Порядок выполнения работы:
-
В соответствии с вариантом задания (табл. 2) определить в пакете MathCad корни трех характеристических уравнений, передаточных функций, приведенных на структурной схеме (рис. 2).
-
Собрать в пакете Matlab структурную схему модели (рис. 2). Коэффициент передачи звеньев принять равным .
Р исунок 2 - Структурная схема модели звеньев второго порядка
-
Для исследования временных и частотных характеристик системы воспользоваться средством анализа .
-
Построить графики переходных процессов звеньев второго порядка.
-
Определить характеристики переходных функций: установившееся рассогласование , время регулирования , максимальное динамическое отклонение , перерегулирование , колебательность .
-
Охарактеризовать связь корней характеристического уравнения с видом переходных процессов.
-
Построить частотный годограф комплексного коэффициента усиления (АФХ).
-
Построить ЛАЧХ и ЛФЧХ.
-
По ЛАЧХ и ЛФЧХ определить динамические оценки звеньев: установившееся значение , показатель колебательности , резонансную частоту , полосу пропускания , частоту среза , запас устойчивости по амплитуде и по фазе .
-
Результаты работы оформить в виде отчета.
|
Таблица 2 |