Выполнение работы. Институт Автоматики и Вычислительной техники

МЭИ

Институт Автоматики и Вычислительной техники

Кафедра Управления и Информатики

Дисциплина: Теория автоматического управления

Лабораторная работа №2

Исследование переходных и частотных характеристик типовых звеньев систем автоматического управления.

Цель работы.

· Изучение математического описания и динамических свойств типовых динамических звеньев (ТДЗ).

· Изучение зависимостей между:

дифференциальными уравнениями;

передаточными функциями W(p) = y(p) / (p) = B(p) / A(p);

переходными функциями h(t);

амплитудно – частотными (АЧХ): W(ω),

фазо – частотными (ФЧХ): φ (ω),

амплитудно – фазо – частотными (АФЧХ): W(jω)= W(ω) exp φ (ω),

логарифмическими амплитудно-частотными (ЛАЧХ): L(ω) = 20 lg W(ω),

логарифмическими фазо - частотными (ЛФЧХ): φ (lg ω) характеристиками.

· Исследование зависимостей переходных и частотных характеристик типовых динамических звеньев (ТДЗ) от их параметров.

· Определение параметров ТДЗ по переходным и частотным характеристикам.

Подготовка к работе.

· Ознакомиться с различными видами ТДЗ и их характеристиками по лекциям, учебнику по ТАУ или справочнику Л.2.

· Записать дифференциальные уравнения каждого из исследуемых звеньев(см. Приложение 1).

· Подставить в дифференциальные уравнения ТДЗ численные значения параметров звеньев для заданного варианта. (См. Приложение 2).

· Записать передаточные функции исследуемых ТДЗ.

· Подставить в выражения передаточных функций численные значения параметров исследуемых ТДЗ.

· Определить тип каждого из предложенных типовых динамических звеньев.

· Подготовленные данные предъявить преподавателю.

Задание.

· Снять переходные и частотные характеристики указанных ТДЗ.

· Исследовать зависимости между параметрами и характеристиками ТДЗ.

Запуск программы моделирования.

· Скопировать директорию ZVENO на рабочий диск.

· Запустить!lab.bat.

· Ознакомиться со справочной информацией по типовым динамическим звеньям.

· Выйти из справочной подсистемы, выбрав пункт «Выход» её главного меню.

· Выбрать в меню «Тип звена» соответствующий исследуемому тип звена.

· Ввести параметры передаточной функции исследуемого звена. (См. Приложение).

· Ввести коэффициенты дифференциального уравнения звена.

Выполнение работы.

5.1. Исследовать зависимость переходных характеристик звеньев от параметров:

· В меню: Выбор сигнала \ Единичный скачок \ Исследование \ Переходные характеристики - F4

· По переходной характеристике определить параметры исследуемого звена: коэффициент передачи, постоянные времени и коэффициент затухания.

· Сопоставить полученные данные с исходными.

5.2. Исследовать зависимость частотных характеристик звеньев от их параметров.

· В меню: Исследование \ Частотные характеристики.

· Ввести значение амплитуды входного синусоидального сигнала, равной номеру варианта задания и в дальнейшем его не изменять.

Ввести произвольное значение частоты входного синусоидального сигнала в пределах, достаточных для исследования характеристик данного звена, т.е. соразмерных с его сопрягающими частотами.

· В окнах амплитудно-частотной (АЧХ), фазо-частотной (ФЧХ) и амплитудно-фазо-частотной (АФЧХ) характеристик появится первая экспериментальная точка. Закрыть окна неоднократным нажатием Alt+F3.

· В нижней части окна выбрать команду F7 – Исследование и повторить эксперимент, задавая новое значение частоты входного синусоидального сигнала.

· Повторять эксперименты до полного выявления особенностей частотных характеристик конкретного звена.

5.3. Повторить исследования, произвольно изменив параметры звеньев.

6. Содержание отчёта.

В отчёте должны содержаться:

· Дифференциальные уравнения исследованных ТДЗ, с численными значениями параметров;

· Передаточные функции ТДЗ;

· Выражения для переходных, амплитудно-частотных, фазо-частотных, амплитудно-фазо-частотных и логарифмических амплитудно-частотных характеристик (ЛАЧХ);

· Полученные в результате компьютерных экспериментов переходные и частотные характеристики: АЧХ, ФЧХ, АФЧХ;

· Соотношения, выражающие связь характеристик с параметрами исследованных ТДЗ;

· Построенные ЛАЧХ и ЛФЧХ исследованных ТДЗ.

Вопросы к защите лабораторной работы.

· Как изменятся переходные и частотные характеристики некоторого звена при увеличении (уменьшении) коэффициента усиления, постоянной времени, коэффициента затухания в некоторое число раз?

· Определить параметры и тип звена по заданным переходным и частотным характеристикам.

Литература.

1. Методическое пособие для учебно-лабораторного практикума по курсу «Теория управления». Державин О. М., Коломейцева М. Б., Митрофанов В.Е. - М.: Изд-во МЭИ, 1996. –75 с.

2. Справочник по типовым динамическим звеньям с сайта http://LepeshkinSN.narod.ru

Дата добавления: 2015-07-08