В ПЕРЕХОДНОМ РЕЖИМЕ ОТ ИЗМЕНЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ

Цель работы

Практическое освоение методики исследования переходных режимов функционирования САУ на структурных моделях и приобретение соответствующих знаний о влиянии параметров исследуемой системы на основные показатели качества управления.

4.1. Основные сведения

Исследование САУ заданной структуры в переходном режиме соответствующем реакции на одно из типовых воздействий, проводится с целью оценки показателей качества процессов управления и определения зависимости этих показателей от вариации параметров.

К типовым воздействиям при исследовании САУ относятся следующие функции:

- ступенчатая ,

- линейная ,

- квадратичная ,

- гармоническая .

Рис. 4.1. Определение показателей качества по переходной функции

Обычно качество процессов управления оценивается по реакции системы на ступенчатое воздействие, т.е. по переходной функции, которая в общем случае имеет вид, показанный на рис. 4.1. При этом качество управления в переходном режиме характеризуется следующими показателями:

1. Начальное значение , определяемое выражением

.

2. Установившееся значение , определяемое выражением

.

3. Перерегулирование , определяемое выражением

,

где - максимальное значение регулируемой величины.

4. Время первого согласования , исчисляемое от начала процесса до момента, когда регулируемая величина впервые становится равной установившемуся значения.

5. Время установления , определяемое как время достижения переходной функции первого максимума.

6. Время переходного процесса , отсчитываемое с момента приложения к системе воздействия до момента, после которого в интервале выполняется условие

.

7. Частота колебаний , определяемая выражением

где - "период" колебаний.

8. Колебательность системы , определяемая числом максимумов или минимумов в течение переходного процесса, т.е.

.

Основными показателями качества в рассматриваемом режиме функционирования САУ являются перерегулирование и время переходного процесса .

Определение отмеченных показателей качества предполагает анализ переходной функции исследуемой системы, методы получения которой делятся на следующие основные группы:

- аналитические, графические и графоаналитические методы решения дифференциальных уравнений САУ, из которых наибольшее распространение получил операторный метод на основе преобразования Лапласа;

частотные методы, наиболее известным из которых является метод использования вещественных частотных характеристик;

- метод математического моделирования.

Рассматриваемый в данной работе, метод математического моделирования, реализуемый средствами цифровой вычислительной техники, при наличии развитого программного обеспечения значительно снижает трудоемкость и повышает эффективность проводимых исследований.

4.2. Порядок выполнения работы

Перед началом работы следует получить у преподавателя номер варианта параметров исследуемой системы.

1. Получение переходной функции при заданных значениях параметров исследуемой системы

а) Создайте структуру исследуемой системы, на вход которой подается единичное ступенчатое воздействие. Задайте требуемые значения параметров.

б) Проведите имитационное моделирование, подобрав время решения, исходя из получения на экране переходной функции исследуемой системы. Напечатайте график и определите по нему показатели качества процесса управления.

в) Получите и напечатайте график изменения указанных преподавателем промежуточных величин моделируемой системы.

2. Получение зависимости основных показателей качества от изменения добротности исследуемой системы

а) Изменяя коэффициент передачи прямой цепи и оставляя неизменными прочие параметры системы, установите такое его значение, при котором визуально наблюдается заметное изменение переходной функции.

По полученной переходной функции определите основные показатели качества, т.е. перерегулирование и время переходного процесса . Время удобно определять, пользуясь выводом результатов моделирования в таблицу.

б) Проанализируйте качественно влияние изменения параметра на указанные преподавателем промежуточные величины моделируемой системы.

в) Подобным образом получите три – пять переходных функций, отличающихся друг от друга и дающих представление основных показателей качества и промежуточных величин от изменяемого параметра системы.

г) Постройте зависимость перерегулирования и времени переходного процесса от изменяемого параметра.

д) Установите номинальное значение изменяемого параметра, обеспечивающее исходный вид переходной функции.

3. Получение зависимости основных показателей качества от изменения коэффициента передачи цепи положительной прямой связи. Выполните п.2, изменяя коэффициент передачи демпфирующего трансформатора аналогично изменению коэффициента передачи .

4. Получение зависимости основных показателей качества от изменения коэффициента передачи цепи гибкой обратной связи.

Выполните п.2, изменяя коэффициент передачи аналогично изменению коэффициента передачи прямой цепи .

4.3. Варианты заданий

В данной работе исследуются переходные режимы работы следящей системы копировально-фрезерного станка, структурная схема которой приведена на рис. 4.2.

Исходные данные для моделирования указанной системы приведены в табл. 4.1.

Рис. 4.2. Структурная схема исследуемой системы

Таблица 4.1

4.4. Содержание отчета по работе

1. Цель работы.

2. Схема исследованной системы с числовыми значениями параметров и экспериментально полученные графики.

3. Ответы на контрольные вопросы.

4.5. Контрольные вопросы

1. Какие воздействия являются типовыми при исследовании САУ?

2. По реакции на какое воздействие оценивается качество процессов управления?

3. Какими показателями характеризуется качество процессов управления в переходных режимах работы САУ?

4. Какие показатели качества являются основными?

5. Какими методами можно получить переходную функцию исследуемой системы для анализа качества процессов управления?

6. Как зависит вид переходной функции исследуемой системы от изменения её добротности?

7. Как зависят основные показатели качества исследуемой системы от коэффициента передачи цепи положительной прямой связи?

8. Как зависят основные показатели качества исследуемой системы от коэффициента передачи цепи гибкой обратной связи?

9. Как зависит вид указанных преподавателем промежуточных величин моделируемой системы от изменения добротности и коэффициентов передачи положительной и отрицательной обратной связи?

10. Изменение какого из исследуемых параметров системы оказывается наиболее сильно на её устойчивости?

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: