Obrazec LR1 ZSU
.pdfМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ДОНБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра АУТПТЭК
ОТЧЕТ
по лабораторной работе 1
Исследование дискретной системы управления
По курсу «Цифровые системы управления»
Выполнил: ст.гр. АКТ-XX-X Иванов А.Б.
Принял: асс.каф. Литвинов А.И.
Алчевск, 2010
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
2
ВВЕДЕНИЕ
Целью данной работы является знакомство с работой дискретных систем, определение показателей качества.
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Задания к лабораторной работе
Используя пакет Simulink системы MATLAB исследовать работу импульсных элементов - экстраполятора нулевого и первого порядков. В качестве тестового
входного сигнала принять синусоидальный сигнал единичной амплитуды частотой ω0 = 1рад/c .Получить графики входного, выходного сигналов и сигнала ошибки квантования при различных периодах дискретизации.
Осуществить моделирование непрерывной системы управления и определить показатели качества переходного процесса при единичном скачкообразном задающем воздействии. Учесть, что время интегрирования должно быть больше времени достижения первого максимума после начала переходного процесса, т.е. больше 4.6Tμ и меньше 10Tμ.. Параметры объекта управления К0=5, Т1=0,5с,
Т2=0,05с.
Осуществить моделирование импульсной системы управления с экстраполятором нулевого порядка, установленным на выходе регулятора, и определить показатели качества переходного процесса при периодах квантования Tk = 0.1/ωc, Tk = 0.25/ωc, Tk = 0.5/ωc, Tk = 1/ωc. Параметры объекта управления такие же, как и в предыдущем задании.
Осуществить моделирование импульсной системы управления с экстраполятором первого порядка, установленным на выходе регулятора, и
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
3
определить показатели качества переходного процесса. Параметры объекта управления и периоды квантования такие же, как и в предыдущем задании.
1.2 Подготовка к выполнению лабораторной работы
1.2.1Исследование работы импульсных элементов - экстраполятора нулевого
ипервого порядка
Структурные схемы для исследования работы экстраполяторов нулевого и первого порядка с учетом ошибки квантования представлены на рисунках 1.1 и 1.2 соответственно.
Рисунок 1.1 – Структурная схема для исследования работы экстраполятора
нулевого порядка
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
4
Рисунок 1.2 – Структурная схема для исследования работы экстраполятора
первого порядка с учетом ошибки квантования
Периоды квантования, при которых должна быть исследована работа экстраполяторов, имеют следующие значения:
Tk =1/ω0=1/1=1с,
Tk=0.5/ω0=0.5/1=0.5с,
Tk=0.1/ω0=0.1/1=0.1с,
Tk=0.01/ω0=0.01/1=0.01с.
1.2.2 Исследование непрерывной системы управления
Структурная схема непрерывной системы управления представлена на рисунке 1.3.
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
5
Рисунок 1.3 – Структурная схема непрерывной системы управления
Система управления состоит из объекта второго порядка и пропорционально- интегрального регулятора.
Передаточная функция объекта управления
Woy ( p) = (0.5p +1) ×5(0.05 p +1) ;
Передаточная функция пропорционально-интегрального регулятора
Wрег( р ) = kп + kи р.
Коэффициенты пропорциональной kп и интегральной kи частей регулятора
рассчитываются по формулам
kп = |
Т1 |
, |
|
2Тμ k0 |
|||
|
|
kи = 2Т1k ,
μ 0
где Тμ = T2 .
kп |
= |
|
0.5 |
= 1 |
, |
|
2 |
×0.05×5 |
|||||
|
|
|
|
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
6
kи |
= |
|
1 |
= 2. |
|
2 |
× 0.05 ×5 |
||||
|
|
|
1.2.3 Исследование импульсной системы управления с экстраполятором
нулевого порядка
Структурная схема импульсной системы управления с экстраполятором нулевого порядка представлена на рисунке 2.4.
Рисунок 1.4 – Структурная схема дискретной системы управления с
экстраполятором нулевого порядка
Частота среза замкнутой системы определяется выражением
ωс = 1 |
= 1 |
0.05 |
= 20 рад / с. |
|
Tμ |
|
Исследование системы управления производится при следующих периодах дискретизации
Tk = 0.1/ωc=0.1/20=0.005c,
Tk = 0.25/ωc=0.25/20=0.0125c,
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
7
Tk = 0.5/ωc=0.5/20=0.025c,
Tk = 1/ωc=1/20=0.05c.
1.2.4 Исследование импульсной системы управления с экстраполятором
первого порядка
Структурная схема импульсной системы управления с экстраполятором первого порядка представлена на рисунке 2.5.
Рисунок 1.5 – Структурная схема дискретной системы управления с
экстраполятором первого порядка
Частота среза замкнутой системы определяется выражением
ωс = 1 |
= 1 |
0.05 |
= 20 рад / с. |
|
Tμ |
|
Исследование системы управления производится при следующих периодах дискретизации
Tk = 0.1/ωc=0.1/20=0.005c,
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
8
Tk = 0.25/ωc=0.25/20=0.0125c,
Tk = 0.5/ωc=0.5/20=0.025c,
Tk = 1/ωc=1/20=0.05c.
2ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1Исследование работы экстраполятора нулевого порядка
В результате исследования работы экстраполятора нулевого порядка получены графики, приведенные на рисунках 2.1...2.9.
Рисунок 2.1 – График входного тестового сигнала
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
9
Рисунок 2.2 – График выходного сигнала экстраполятора нулевого порядка с |
|||||||||||
|
|
при периоде дискретизации 1c |
|
|
|
|
|||||
U,B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0.4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0.6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0.80 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
t,c |
Рисунок 2.3 – График сигнала ошибки квантования экстраполятора нулевого порядка при периоде дискретизации 1c
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
10
Рисунок 2.4 – График выходного сигнала системы экстраполятора нулевого |
|||||||||||
|
|
порядка при периоде дискретизации 0,5c |
|
|
|
||||||
U,B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0.3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0.40 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
t,c |
Рисунок 2.5 – График сигнала ошибки квантования экстраполятора нулевого порядка при периоде дискретизации 0,5c
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com