Поляков К. Исследование САУ с помощью среды MatLab - файл n1.doc

приобрести
Поляков К. Исследование САУ с помощью среды MatLab
скачать (980.6 kb.)
Доступные файлы (14):
n1.doc217kb.30.09.2005 21:17скачать
n2.doc326kb.24.11.2005 20:01скачать
n3.doc284kb.15.11.2005 22:30скачать
n4.doc231kb.07.10.2005 17:59скачать
n5.doc352kb.16.12.2005 21:23скачать
n6.doc137kb.24.11.2005 21:23скачать
n7.doc290kb.20.10.2005 14:09скачать
n8.doc128kb.20.10.2005 15:07скачать
n9.doc292kb.18.12.2005 11:34скачать
n10.doc58kb.24.11.2005 22:33скачать
n11.doc328kb.16.12.2005 23:00скачать
n12.doc165kb.16.12.2005 22:27скачать
n13.doc367kb.17.12.2005 23:42скачать
n14.doc335kb.17.12.2005 23:35скачать

n1.doc


Исследование САУ с помощью среды Matlab © К. Поляков, 2004-2005

Лабораторная работа № 1

Исследование разомкнутой линейной системы


Цели работы

Задачи работы

Оформление отчета

Отчет по лабораторной работе выполняется в виде связного (читаемого) текста в файле формата Microsoft Word (шрифт основного текста Times New Roman, 12 пунктов, через 1,5 интервала, выравнивание по ширине). Он должен включать

При составлении отчета рекомендуется копировать необходимую информацию через буфер обмена из рабочего окна среды Matlab. Для этих данных используйте шрифт Courier New, в котором ширина всех символов одинакова.

Инструкция по выполнению работы

Основная часть команд вводится в командном окне среды Matlab. Команды, которые надо применять в других окнах, обозначены иконками соответствующих программ.

Этап выполнения задания

Команды Matlab

  1. Очистите рабочее пространство Matlab (память).

clear all

  1. Очистите окно Matlab.

clc

  1. Посмотрите краткую справку по команде tf.

help tf

  1. Определите адрес файла, который выполняет эту команду.

which('tf')

  1. Введите передаточную функцию1 как объект tf.

n = [n2 n1 n0]

d = [1 d2 d1 d0]

f = tf ( n, d )

  1. Проверьте, как извлечь из этого объекта числитель и знаменатель передаточной функции.

[n1,d1] = tfdata ( f, 'v' )

  1. Найдите нули и полюса передаточной функции.

z = zero ( f )

p = pole ( f )

  1. Найдите коэффициент усиления звена в установившемся режиме.

k = dcgain ( f )

  1. Определите полосу пропускания системы (наименьшую частоту, на которой АЧХ становится меньше, чем дБ).

b = bandwidth ( f )

  1. Постройте модель системы в пространстве состояния.

f_ss = ss ( f )

  1. Сделайте так, чтобы коэффициент прямой передачи звена был равен 1.

f_ss.d = 1

  1. Найдите новый коэффициент усиления звена в установившемся режиме.

k1 = dcgain ( f_ss )

  1. Как связаны коэффициенты и ? Почему?




  1. Постройте модель исходной системы в форме «нули-полюса».

f_zp = zpk ( f )

  1. Проверьте, какие переменные есть в рабочем пространстве.

who или whos

(в чем разница?)

  1. Постройте на графике расположение нулей и полюсов системы.

pzmap ( f )

  1. Определите коэффициенты демпфирования и собственные частоты для всех элементарных звеньев (первого и второго порядка).

[wc,ksi,p] = damp ( f )

  1. Запустите модуль LTIViewer.

ltiview

  1. Загрузите модель f.

File – Import

  1. Постройте импульсную характеристику (весовую функцию) этой системы.



ПКМ – Plot Types - Impulse

  1. Загрузите модель f_ss.

File – Import

  1. Проверьте, построена ли импульсная характеристика второй системы?

ПКМ – Systems

  1. Отключите систему f. Почему одинаковы построенные импульсные характеристики разных систем?

ПКМ – Systems

  1. Подключите обе системы.

ПКМ – Systems

  1. Постройте переходные характеристики систем.



ПКМ – Plot Types – Step

  1. Сделайте, чтобы на графике для каждой функции были отмечены:

  • максимум

  • время переходного процесса2

  • время нарастания (от 10% до 90% установившегося значения)

  • установившееся значение



ПКМ – Characteristics:

  • Peak Response

  • Settling Time

  • Rise Time

  • Steady State




  1. Щелкая мышью по меткам-кружкам, выведите на экран рамки с численными значениями этих параметров и расположите их так, чтобы все числа были видны.




  1. Экспортируйте построенный график в отдельное окно.



File – Print to Figure

  1. Скопируйте график в буфер обмена в формате векторного метафайла.

print -dmeta

  1. Вставьте график из буфера обмена в отчет (Microsoft Word).

ПКМ - Вставить

  1. Закройте окно LTIViewer.




  1. Создайте массив частот для построения частотной характеристики3 (100 точек в интервале от до с равномерным распределением на логарифмической шкале).

w = logspace(-1, 2, 100);

  1. Рассчитайте частотную характеристику исходной системы 4

r = freqresp ( f, w );

r = r(:);

  1. … и постройте ее на осях с логарифмическим масштабом по оси абсцисс.

semilogx ( w, abs(r) )

  1. Скопируйте график в буфер обмена в формате векторного метафайла.

print -dmeta

  1. Вставьте график из буфера обмена в отчет (Microsoft Word). Объясните, где на графике можно найти коэффициент усиления в статическом режиме и как определить полосу пропускания системы.

ПКМ – Вставить

  1. Закройте все лишние окна, кроме командного окна Matlab.




  1. Постройте сигнал, имитирующий прямоугольные импульсы единичной амплитуды с периодом 4 секунды (всего 5 импульсов).

[u,t] = gensig('square',4);

  1. Выполните моделирование и постройте на графике сигнал выхода системы f при данном входе.

lsim (f, u, t)

  1. Скопируйте график в буфер обмена в формате векторного метафайла.

print -dmeta

  1. Вставьте график из буфера обмена в отчет (Microsoft Word).

ПКМ – Вставить


Таблица коэффициентов

Вариант















1.0

1.10

0.100

3.0000

3.1600

1.2000



1.1

1.54

0.495

2.8000

2.9200

1.2000



1.2

1.08

0.096

2.3727

2.2264

0.9091



1.3

1.04

0.091

2.1909

2.0264

0.9091



1.4

-1.54

0.252

1.8333

1.5278

0.6944



1.5

-0.90

-0.240

1.6667

1.3611

0.6944



1.6

0.80

-0.224

1.3286

0.8959

0.4592



1.7

1.36

0.204

1.1857

0.7673

0.4592



1.8

-1.98

0.432

1.2000

0.7644

0.3556



1.9

-0.76

-0.399

1.3333

0.8711

0.3556



2.0

0.60

-0.360

1.2000

0.7406

0.2734



2.1

1.68

0.315

1.3250

0.8281

0.2734



2.2

-2.42

0.616

1.3059

0.7696

0.2076



2.3

-0.46

-0.552

1.4235

0.8401

0.2076



2.4

0.24

-0.480

1.3889

0.7531

0.1543



2.5

2.25

0.500

1.5000

0.8086

0.1543



2.6

0.26

-0.780

1.2421

0.6139

0.1108



2.7

-0.27

-0.810

1.1368

0.5717

0.1108



2.8

0.28

-0.840

0.8000

0.3700

0.0500



2.9

3.19

0.870

0.7000

0.3500

0.0500


Контрольные вопросы к защите

  1. Что такое

  1. В каких единицах измеряются

  1. Как связана собственная частота с постоянной времени колебательного звена?

  2. Может ли четверка матриц



быть моделью системы в пространстве состояний? Почему? Какие соотношения между матрицами должны выполняться в общем случае?

  1. Как получить краткую справку по какой-либо команде Matlab?

  2. В чем разница между командами Matlab

who и whos clear all и clc

  1. Как ввести передаточную функцию ?

  2. Как влияет изменение коэффициента прямой передачи (матрицы в модели в пространстве состояний) на статический коэффициент усиления?

  3. Какие возможности предоставляет модуль LTIViewer?

  4. Что можно сказать об импульсной характеристике системы f_ss? Почему она не была построена верно?

  5. Как найти

  1. Как скопировать график из окна Matlab в другую программу?

  2. Как построить массив из 200 значений в интервале от до с равномерным распределением на логарифмической шкале?

  3. Какие величины откладываются по осям на графике АЧХ?


Теория автоматического управления

Отчет по лабораторной работе № 1

Исследование разомкнутой линейной системы


Выполнили:

студенты гр. 23ЭА1 Иванов И.И., Петров П.П.

Проверил:

к.т.н., доцент Поляков К.Ю.

Вариант

20

  1. Описание системы

Исследуется система, описываемая математической моделью в виде передаточной функции



  1. Результаты исследования

    • адрес файла tf.m:

E:\MAT\LAB\toolbox\control\control\@tf\tf.m

-0.6000

-0.5000

-0.2500 + 0.4330i

-0.2500 - 0.4330i

-0.2000

k = 17.4000

b = 0.4808 рад/сек

a =

-0.7000 -0.1750 -0.0500

2.0000 0 0

0 0.5000 0

b = 2

0

0

c = 1.4500 0.7975 0.4350

d = 0

k1 = 18.4000

связь между k и k1 объясняется тем, что …

2.9 (s+0.6) (s+0.5)

----------------------------

(s+0.2) (s^2 + 0.5s + 0.25)









1 Все коэффициенты надо взять из таблицы в конце файла.

2 По умолчанию в Matlab время переходного процесса определяется для 2%-ного отклонения от установившегося значения.

3 Точка с запятой в конце команды подавляет вывод на экран результата выполнения. Это удобно при работе с большими массивами.

4 Частотная характеристика возвращается в виде трехмерного массива, в котором каждый элемент имеет 3 индекса: строка, столбец (для многомерных моделей) и номер точки частотной характеристики. Для системы с одним входом и одним выходом команда r = r(:); преобразует эти данные в в обычный одномерный массив.


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации