Пример.
Исследуем на устойчивость систему с передаточной функцией:
WРАЗ ( p) (0,1 p 1) |
|
1 |
|
|
10 |
. |
|
(10 |
p 1) |
(1 |
p 1) |
||||
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Найдем параметры ЛАХ: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
Передаточная функция |
|
|
|
|
|
|
lg (ωСР) |
|
|
|
|
|
|
|
20lg k |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
W1( p) 0,1 p 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
W 2 ( p) |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
–1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
10 |
p |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
W3 ( p) |
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
1 p 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
Постро м ЛАХ |
|
|
|
|
ЛФХ отдельных звеньев и результирующие |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ЛАХ ЛФХ (р с. 15). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Аk |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
10. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Для построения графика переходного процесса необходимо |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
составить дифференциальное уравнение замкнутой системы. |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
WРАЗ ( p) WКЗ ( p) WЭУ ( p) WГ ( p) W |
( p) WТГ ( p); |
|
|
(47) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
W |
РАЗ |
( p) |
k0 (T02 p 1) |
k |
ЭУ |
|
|
|
|
|
|
k1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
ТГ |
; (48) |
||||||||||||||
|
|
|
T p 1 |
T |
T |
p2 |
T |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
T |
|
p 1 |
|
|
|
|
|
|
p 1 |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
01 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
Я М |
|
|
М |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
WРАЗ ( p) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
kРС (T02 p 1) |
|
|
|
|
|
. |
|
|
(49) |
||||||||||||||||||||
|
|
|
(T |
p 1)(T p |
1)(T T p |
2 |
T p |
1) |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
01 |
|
|
|
Д1 Я М М |
|
|
||||||||||||||||||||||||||
Передаточную функцию замкнутой системы можно найти из |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
выражения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
WРАЗ ( p) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
WЗАМ ( p) |
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(50) |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 WРАЗ ( pИ) |
||||||||||||||||||||||
WЗАМ ( p) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
kРС (T02 p 1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; (51) |
||||||||||||||||
k |
РС |
(T |
|
|
p 1) (T |
p 1)(T p 1)(T |
T |
p2 |
T p 1) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
02 |
|
|
|
|
|
|
|
01 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
Я |
М |
|
|
М |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
WЗАМ ( p) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b1 p b0 |
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
(52) |
||||||||||||||||
|
|
|
a |
4 |
p4 |
a |
3 |
p3 |
a |
2 |
p2 |
a |
p a |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
21
Передаточная функция – это отношение выходного сигнала к |
|||||||||||||||||||
входному, представленное в операторной форме: |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
WЗАМ ( p) |
y( p) |
|
|
b1 p b0 |
|
|
|
|
|
. |
(53) |
||||||||
x( p) a |
4 |
p4 a p3 |
a |
2 |
p2 |
a |
p a |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
0 |
|
|||
Проведем обратное преобразование Лапласса: |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
a yIV (t) a |
yIII (t) a yII (t) a yI (t) a |
|
y(t) b xI (t) b |
x(t); (54) |
|||||||||||||||
4 |
3 |
|
|
2 |
|
|
1 |
0 |
|
|
1 |
|
|
|
0 |
|
|
||
yIV (t) a3 |
yIII (t) a2 |
yII (t) a1 |
yI (t) a0 |
y(t) b1 |
xI |
(t) b0 |
x(t); (55) |
||||||||||||
a |
|
a |
|
|
a |
a |
|
|
|
a |
|
|
|
|
a |
|
|
||
4 |
|
|
4 |
|
|
4 |
|
4 |
|
|
|
4 |
|
|
|
4 |
|
|
|
yIV (t) c |
yIII (t) c |
yII (t) c |
yI (t) c |
4 |
y(t) c |
xI |
(t) c |
x(t). (56) |
|||||||||||
1 |
|
|
2 |
|
|
3 |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
СПолученное д фференциальное уравнение можно решить с |
|||||||||||||||||||
помощью MATLAB Simulink. Для этого необходимо составить схему, |
|||||||||||||||||||
представленную на р с. 16, и построить график переходного |
|||||||||||||||||||
процесса. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Constant |
|
C6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
du/dt |
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
||
|
|
|
|
s |
|
|
s |
|
|
|
s |
|
|
s |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
C5 |
|
|
|
|
Integrator1 |
Integrator |
Integrator3 |
Integrator2 |
Scope |
||||||||
Switchedб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
derivative for |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
linearization |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
C1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
1 |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C3 |
|
1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C4 |
|
|
Рис. 16. Решение дифференциального уравнения (56) в MATLAB Simulink |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|||||||||||
11. ПРОВЕРКА РАСЧЕТОВ С ПОМОЩЬ МО ЕЛ РОВАН Я |
|||||||||||||||||||
|
СИСТЕМЫ В СРЕДЕ MATLAB SIMULINK |
|
|
||||||||||||||||
Для проверки расчетов необходимо: |
|
|
И |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
1.Составить структурную схему САР в среде Simulink (рис. 17).
2.С помощью средства Linear Analisys построить график переходного процесса системы (см. рис. 18) и найти показатели качества (время переходного процесса, перерегулирование, статическую ошибку).
22
3. Разомкнуть систему, построить ЛАХ, ЛФХ (см. рис. 19) и АФЧХ системы (см. рис. 20).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1.43 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.0164s+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.003247s2+0.198s+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Gain2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Constant1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Transfer Fcn2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
2.77 |
|
|
|
|
|
|
1.14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Gain |
|
0.36s+1 |
|
|
|
|
0.003247s2+0.198s+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
Constant |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Scope |
|
|||||||||||
|
|
|
Transfer Fcn1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Transfer Fcn |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.35 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Gain1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
Рис. 17. Структурная схема САР |
ез корректирующего звена в Simulink |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4. |
|
|
об |
системы |
и, |
|
если система |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Сделать |
вывод |
|
|
устойчивости |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
устойчнайтива, запасы устойчивости по амплитуде и по фазе. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5. |
Сравн ть |
|
показатели, найденные |
ранее, |
с |
|
показателями, |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
полученными в среде Simulink. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
6. |
Сделать соответствующие выводы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|||||||||||||||||||
Рис. 18. График переходного процесса
23
Си б АРис. 19. Л Х и ЛФХ
Д И
Рис. 20. АФЧХ
24
Общее оформление пояснительной записки
Пояснительную записку выполняют с применением печатных и графических устройств вывода ЭВМ на листах формата А4. По четырем сторонам листа должны быть оставлены поля. Размер левого поля листа – 30 мм, правого – 10 мм, верхнего – 20 мм, нижнего – 20 мм. Все стран цы пояснительной записки (кроме титульного листа и листа задан я) выполняются в рамке (прил. 4).
Текст поясн тельной записки набирается шрифтом Times New
Roman, кегль 14, подр суночные подписи и таблицы – кегль 12. |
||||
С |
|
|
|
|
Т тульный л ст оформляется в соответствии с прил. 4. Вторым |
||||
идет л ст задан я, выданный преподавателем. |
|
|||
В содержан е пояснительной записки входят разделы, |
||||
подразделы, пункты |
подпункты. Каждый из |
разделов следует |
||
с новой стран цы. Слова, выполненные на отдельной строке |
||||
начинать |
«Заключение», |
«Литература»), |
||
(«Содержан е», |
«Введение», |
|||
служащ е заголовками соответствующих разделов, не должны |
||||
нумероваться. |
|
|
|
|
Нумерациябразделов начинается с обзора литературы и |
||||
выполняется ара скими цифрами. Подразделы начинаются с красной |
||||
|
А |
|
||
строки и нумеруются ара скими цифрами в пределах каждого раздела. Номер подраздела должен состоять из номера раздела и номера подраздела, разделенных точкой, например: «2.1.3» (пункт третий подраздела первого раздела второго).
заголовки подразделов – строчнымиД(кроме первой прописной). Цифра, указывающая номер пункта, не должна выступать за
Разделы, отражающие содержание и результаты работы, должны
границу абзаца. Расстояние между заголовками и последующим текстом – не менее 10 мм. Расстояние между текстом и последующим заголовком – не менее 15 мм.
иметь содержательные заголовки. Их пишут прописными буквами, а И
Пояснительная записка должна быть сброшюрована. Допускается переплетать.
Нумерация страниц пояснительной записки должна быть сквозной: первая страница – титульный лист, вторая – задание на курсовую работу и т.д. Номер страницы проставляют внизу в середине арабскими цифрами. На титульном листе номер страницы не ставят. Рисунки, графики, таблицы, расположенные на отдельных листах, необходимо включать в общую нумерацию.
25