TAU-lab_rab_2_doc

Министерство образования и науки

Федеральное бюджетное учреждение

Высшего профессионального образования

Омский государственный технический университет

Кафедра автоматизации и робототехники

Отчет по домашнему заданию №2

по дисциплине «Теория автоматического управления»

«Проверка результата выбора регулятора для системы автоматического регулирования уровня в программе MATLAB»

Вариант 3 (блок 2)

Выполнил: ст. гр. БМТ-419 Ширяев Дмитрий Сергеевич

_________________________

Проверил: доцент, к.т.н.

Лазаренко Ирина Валерьевна

_________________________

Омск 2012

Задание №2

1. Цель работы и использованные при ее выполнении технические и программные средства

Цель: выполнить моделирование синтезированной системы в среде Matlab с использованием пакета Simulink. Получить переходный процесс и проверить совпадение результатов с результатами предыдущего исследования.

Использованные средства: средства линейного анализа пакета Simulink программы MATLAB 7.9.

2. Ход работы

1.В качестве исходных данных примем структурную схему автоматической системы терморегулирования, с настроенным ПИ-регулятором, полученную в задании 1 (Рис.1).

Рис.1. Структурная схема системы терморегулирования

2.Для ввода структуры модели, изображенной на рис. 1, нам необходимо ввести передаточные функции всех звеньев системы. Для этого открываем Simulink library browser, далее создаем новую модель: File-New-Model, и перетаскиваем туда нужные нам блоки, а именно:

В библиотеке Simulink следует выбрать линейные компоненты Continious и из них компонент Transfer fcn (передаточная функция). Используя этот компонент, задаем все четыре преобразующих звена структурной схемы системы: измерительный преобразователь, регулятор исполнительный механизм и объект регулирования. Для ввода параметров передаточных функций дважды нажать на компонент левой кнопкой мыши, вызвать окно параметров (Block Parameters) и ввести исходные данные системы, настройки регулятора принять такими, какие были получены в первом задании.

Чтобы подать на вход нашей системы ступенчатый сигнал, воспользуемся блоком в разделе Sources под названием – Step.

Чтобы получить графический вид переходного процесса системы, воспользуемся блоком в разделе Sinks под названием – Scope (осцилограф).

Чтобы осуществить единичную отрицательную обратную связь в модели регулирования уровня, необходимо использовать сумматор, который находится в разделе Math Operations и имеет название – Sum. В списке знаков мы изменяем последний из них на “-”.

Соединяем блоки и получаем модель, представленную на рисунке 2:

Рис. 2. Структурная схема системы в программе MATLAB

3.Для того чтобы получить график переходного процесса, необходимо запустить процесс моделирования, нажав в верхнем меню пункт Simulation/Start. Чтобы увидеть график переходного процесса, необходимо два раза нажать на иконку блока Scope.

Для управления параметрами окна Scope имеется панель инструментов. Воспользуемся автоматической установкой оптимального масштаба осей Autoscale.

Чтобы получить доступ к возможности изменения фона необходимо после проведения расчетов открыть окно блока Scope и в основном окне MATLAB ввести следующие команды:

set(0,'ShowHiddenHandles','On')

set(gcf,'menubar','figure')

После выполнения этих команд в окне блока Scope во вкладке Edit - Figure Properties – изменяем цвета графика и фона.

График переходного процесса представлен на рис. 3. Проанализировав его, видим, что он соответствует плавному апериодическому процессу без величины перерегулирования δ = 0%, статическая ошибка X_СТ = 0, длительность переходного процесса t_пп=709 с.

Рис. 3. График переходного процесса

3. Заключение

В результате моделирования системы в среде MATLAB был получен плавный сходящийся апериодический переходный процесс в системе с отсутствием перерегулирования и статической ошибки. Время переходного процесса в системе составило t_пп=709 с. В предыдущем исследовании был получен аналогичный процесс, время которого составило t_пп=710,1592 с.

В системе применялся ПИ-регулятор с параметрами коэффициент усиления интегрального канала регулятора k_и=0,001, и пропорционального канала регулятора k_п=2,6 взятые из предыдущего исследования (задание 1).

Сравнивая полученный график и график из предыдущей работы, видим, что они совпадают, значит, настройка регулятора была произведена верно.