В данном дипломном проекте рассматривается обучающая Интернет–подсистема для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости. 4 страница

Установить «Количество вопросов» студент или преподаватель в разделе Настойки системы.

Тестирование в режиме “Экспресс допуск” проводится с учетом времени. На каждый ответ дается по 60 секунд. Если студент не успевает ответить в течение 60 секунд, то ответ приравнивается к неверному. В процессе тестирования студенту не сообщается верно или неверно он отвечает. Только после окончания тестирования сообщаются результаты и оценка.

В режиме тестирования для допуска к лабораторному исследованию в качестве основной формы диалога “вопрос-ответ” выбран вопрос типа multiple choice (выбор одного из нескольких). Ниже приведены вопросы и варианты ответов, примененные для допуска студентов к лабораторному исследованию устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости.

Вопросы.

1. Что называют частотными характеристиками?

а) Формулы и графики, характеризующие реакцию системы (звена) в установившемся режиме на единичную функцию .

б) Формулы и графики, характеризующие реакцию системы (звена) в установившемся режиме на единичный импульс – дельта функцию .

в) Формулы и графики, характеризующие реакцию системы (звена) в установившемся режиме на гармоническое входное воздействие.

2. Что называется частотной передаточной функцией (ЧПФ)?

а) Комплексное число, модуль которого равен отношению амплитуд выходной и входной величин, а аргумент сдвигу фаз между этими величинами.

б) Модуль амплитудно – фазовой частотной характеристики (АФЧХ) при изменении частоты от до .

в) Модуль амплитудно – фазовой частотной характеристики (АФЧХ) при изменении частоты от 0 до .

3. В чем отличие частотной передаточной функции (ЧПФ) от амплитудно – фазовой частотной характеристики (АФЧХ)?

а) Частотная передаточная характеристика (ЧПХ) рассматривается в диапазоне частот от до , а амплитудно – фазовая частотная характеристика (АФЧХ) в диапазоне частот от 0 до .

б) Частотная передаточная характеристика (ЧПХ) рассматривается в диапазоне частот от 0 до , а амплитудно – фазовая частотная характеристика (АФЧХ) в диапазоне частот от до .

в) Разницы нет, обе характеристики могут рассматриваться как в диапазоне частот от 0 до , так и в диапазоне частот от до . Разница только в названии.

4. Что такое амплитудная частотная характеристика (АЧХ)?

а) Это кривая изменения отношения амплитуд входной и выходной величины в зависимости от частоты.

б) Комплексное число, модуль которого равен отношению амплитуд выходной и входной величин, а аргумент сдвигу фаз между этими величинами.

5. Сколькими и какими способами можно получить частотную передаточную функцию ?

а) Частотную передаточную функцию можно получить, взяв передаточную функцию в операторной форме и заменив оператор на , то есть .

б) Частотную передаточную функцию можно получить, взяв передаточную функцию в изображении по Лапласу и заменив комплексную переменную на , то есть .

в) Двумя способами: используя передаточную функцию в операторной форме или передаточную функцию в изображении по Лапласу.

6. Обладают ли кривые АФЧХ, ФЧХ, ВЧХ и МЧХ свойством симметрии, то есть по результатам вычисления кривых для положительных частот можно построить кривые для всего диапазона частот от до ?

а) Можно.

б) Нельзя.

7. Что записывается в логарифмических амплитудных частотных характеристиках (ЛАЧХ) и логарифмических фазовых частотных характеристиках (ЛФЧХ) по оси абсцисс?

а) По оси абсцисс откладывается значение частоты в логарифмическом масштабе , а записывается действительное значение частоты .

б) По оси абсцисс откладывается и записывается значение частоты в логарифмическом масштабе .

8. Что в логарифмической амплитудной частотной характеристике (ЛАЧХ) является единицей измерения?

а) Безразмерный коэффициент.

б) Децибел.

9. Что в логарифмических частотных характеристиках является равномерной единицей по оси абсцисс?

а) Любой отрезок, на котором значение частоты меняется на единицу.

б) Любой отрезок, на котором значение частоты меняется на декаду (в 10 раз).

в) Любой отрезок, на котором значение частоты меняется в 100 раз.

10. Что в логарифмических частотных характеристиках называется частотой среза ?

а) Частота, при которой ордината ЛАЧХ, то есть при которой ЛАЧХ пересекает ось абсцисс .

б) Частота, при которой ордината ЛАЧХ .

в) Частота, при которой ордината ЛАЧХ .

11. Что записывается в логарифмических фазовых частотных характеристиках (ЛФЧХ) по оси ординат?

а) Значение угла в логарифмическом масштабе .

б) Значение угла в логарифмическом масштабе .

в) Значение функции .

12. Что называется нулями передаточной функции ?

а) Нули ее числителя, то есть корни уравнения .

б) Нули ее знаменателя, то есть корни уравнения .

13. Что называется полюсами передаточной функции ?

а) Нули ее числителя, то есть корни уравнения .

б) Нули ее знаменателя, то есть корни уравнения .

14. Что называют порядком передаточной функции ?

а) Степень полинома числителя .

б) Степень полинома знаменателя .

в) Разность между степенями полиномов знаменателя и числителя.

15. Что называется переходной функцией или переходной характеристикой ?

а) Реакция звена (то есть переходной процесс на выходе звена) на входное воздействие, представленное единичной функцией .

б) Реакция звена на единичный импульс при нулевых начальных условиях.

16. При каких начальных условиях описывают систему дифференциальные уравнения и передаточные функции в операторной (символической) форме?

а) При произвольных начальных условиях.

б) При нулевых начальных условиях.

17. Что называют типовым или элементарным звеном?

а) Динамическое звено, которое описывается линейным дифференциальным уравнением или передаточной функцией не выше первого порядка.

б) Динамическое звено, которое описывается линейным дифференциальным уравнением или передаточной функцией не выше второго порядка.

в) Динамическое звено, которое описывается линейным дифференциальным уравнением или передаточной функцией не выше третьего порядка.

18. Что называют идеальным дифференциальным звеном?

а) Звено, которое описывается дифференциальным уравнением или передаточной функцией .

б) Звено, которое описывается дифференциальным уравнением или передаточной функцией .

19. При построении асимптотических ЛАЧХ каким звеном определяется изменение наклона асимптоты на ?

а) Звеном первого порядка, находящимся в числителе.

б) Звеном второго порядка, находящимся в знаменателе.

в) Звеном первого порядка, находящимся в знаменателе.

20. При построении асимптотических ЛАЧХ каким звеном определяется изменение наклона асимптоты на ?

а) Звеном первого порядка, находящимся в числителе.

б) Звеном второго порядка, находящимся в знаменателе.

в) Звеном первого порядка, находящимся в знаменателе.

21. Что называется сопрягающей частотой?

а) Частота, при которой асимптоты пересекаются друг с другом.

б) Частота , при которой ЛАЧХ пересекается с осью абсцисс.

22. Можно ли представить апериодическое звено второго порядка как совокупность двух апериодических звеньев первого порядка включенных последовательно?

а) Можно.

б) Нельзя.

1.7. Разработка методики лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ

В этом дипломном проекте разработан блок моделирования лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости, который управляет подсистемой лабораторного исследования. Моделирует выполнение лабораторной работы на компьютере (ввод данных, вычисление результатов опытов, построение характеристик).

Человек и ЭВМ вместе образуют систему взаимодействия, в которой осуществляется обмен информацией в знаковой форме. Взаимодействие должно быть таким, чтобы эффективно разрешалась проблема пользователя. Организация взаимодействия между пользователем - человеком и обучающей системой в данной разработке осуществляется в форме человеко - машинного диалога. Все режимы работы системы являются диалоговыми, что позволяет пользователю самообучаться во время работы.

Как отмечалось ранее, главная цель разработанной обучающей Интернет – подсистемы для лабораторного исследования лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости состоит в том, чтобы максимально включить творческий потенциал студента в процессе обучения.

Тема лабораторной работы: Исследование временных, частотных и логарифмических частотных характеристик разомкнутых и замкнутых САУ.

Цель проведения лабораторной работы: Изучение и исследование студентами частотных характеристик разомкнутой и замкнутой системы автоматического управления (САУ), частотных показателей качества, а также оценки устойчивости САУ спомощью частотных критериев устойчивости. Для исследования влияния параметров передаточной функции разомкнутой и замкнутой систем на изменение частотных характеристик, а также на устойчивость систем в ходе лабораторной работы выполняется моделирование характеристик САУ на ЭВМ и расчет соответствующих показателей качества.

Проведение данной лабораторной работы с обучающимся производится в компьютерном классе в сети Интернет на ЭВМ.

В ходе лабораторного исследования необходимо:

1.Провести моделирование на ЭВМ частотных и логарифмических частотных характеристик разомкнутой и замкнутой САУ.

2. Провести расчет частотных показателей (оценок) качества.

3. Провести оценку устойчивости САУ с помощью частотных критериев устойчивости при задании параметров передаточной функции разомкнутой системы W(р) и замкнутой системы Ф(р).

Лабораторная работа выполняется в следующем порядке:

Необходимо в окне Интернет – подсистемы, предназначенном для ввода значений передаточной функции, задать значения параметров передаточных функций разомкнутой W(р) или замкнутой Ф(р) системы.

На Интернет – странице режима лабораторного исследования необходимо ввести коэффициенты передаточных функций, которые рассчитываются следующим образом:

;

;

;

;

;

;

.

При этом значения являются значениями коэффициентов усиления передаточных функций реальных устройств, а - значениями постоянных времен этих реальных устройств и выбираются в соответствии с вариантом лабораторной работы, заданным преподавателем, из таблицы 1.

Для разомкнутой системы исследуется передаточная функция вида:

где степени полиномов числителя и знаменателя соответ­ствуют условию m≤n, где m – степень числителя, n – степень знаменателя.

Для замкнутой системы исследуется передаточная функция вида:

После задания значений степеней числителя и знаменателя и ввода коэффициентов передаточных функций необходимо провести моделирование частотных и логарифмических частотных характеристик разомкнутой и замкнутой САУ. Затем необходимо провести расчет частотных показателей качества.

Следующим этапом является проведение оценки устойчивости замкнутой САУ. В лабораторной работе рассматриваются следующие основные частотные оценки качества САУ: запас устойчивости по амплитуде (или по модулю) (в линейном масштабе) и (в логарифмическом масштабе); запас устойчивости по фазе ; показатель колебательности ; резонансная частота ; частота среза .

Таблица 1. Варианты заданий для лабораторной работы.

№ варианта
1.	2,2	0,2		0,1	0,02	0,005
2.	2,4	0,2		0,08	0,02	0,005
3.	2,2	0,2		0,03	0,02	0,005
4.	3,3	0,2		0,04	0,02	0,01
5.	3,5	0,2		0,06	0,02	0,01
6.	3,1	0,2		0,04	0,02	0,01
7.	3,7	0,2		0,05	0,01	0,005
8.	3,7	0,25		0,02	0,02	0,01
9.	4,2	0,3		0,04	0,03	0,02
10.	3,3	0,2		0,06	0,025	0,001
11.	6,0	0,2		0,04	0,02	0,01
12.	4,2	0,1		0,05	0,02	0,02
13.	3,6	0,15		0,04	0,015	0,01
14.	4,1	0,2		0,08	0,01	0,03
15.	5,6	0,1		0,04	0,02	0,015
16.	2,5	0,2		0,04	0,03	0,02
17.	3,8	0,1		0,05	0,02	0,005
18.	4,4	0,1		0,02	0,02	0,01
19.	4,4	0,2		0,04	0,025	0,03
20.	5,3	0,15		0,03	0,03	0,01
21.	3,7	0,2		0,04	0,02	0,02
22.	3,5	0,15		0,06	0,025	0,01
23.	4,8	0,2		0,03	0,02	0,003
24.	4,6	0,1		0,02	0,02	0,01
25.	3,2	0,15		0,04	0,025	0,03
26.	2,5	0,2		0,06	0,03	0,001
27.	3,5	0,18		0,05	0,02	0,02
28.	4,7	0,12		0,05	0,02	0,01
29.	5,1	0,15		0,02	0,0015	0,01
30.	5,8	0,2		0,05	0,02	0,02

Содержание отчета о лабораторной работе.

Отчет о выполнении лабораторной работы должен содержать:

· Титульный лист с указанием номера варианта лабораторной работы;

· Теоретические сведения;

· Передаточные функции разомкнутой W(p) и замкнутой Ф(р) систем с рассчитанными численными коэффициентами;

· Графики характеристик разомкнутой и замкнутой системы;

· Значения частотных показателей качества и оценка устойчи­вости замкнутой САУ;

· Литература.

1.8. Разработка алгоритмического обеспечения Интернет – подсистемы для лабораторного исследования устойчивости САУ

Задача создания алгоритмического обеспечения – одна из самых важных задач при создании любого программного продукта, каковым в нашем случае является обучающая Интернет–подсистема для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости.

Обучающей Интернет–подсистеме для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости свойственны такие черты, как:

· наличие простого в использовании интерфейса;

· широкое использование графики и анимации;

· возможность работы с различными графическими форматами.

Все это ставит жесткие требования к созданию алгоритмического обеспечения.

Алгоритмическое обеспечение должно обладать следующими свойствами:

· Структурированность.

· Модульность.

· Надежность.

· Реализуемость.

Под структурированностью понимается полное отсутствие каких бы то ни было ответвлений, перекрестных ссылок и переходов между структурами одного уровня. Иными словами, каждая структура, независимо от ее величины, уровня в иерархии должна иметь строго один вход и один выход. В противном случае, никогда нельзя с уверенностью сказать, как может повести себя программа. И чем программа сложнее, тем больше вероятность ее сбоев из-за не структурированности.

Второе свойство - модульность - необходимо для достаточно больших программ. Оно состоит в том, что алгоритм программы разбивается на логически и тематически законченные части, которые, взаимодействуя друг с другом, образуют единое целое. Если такого разбиения нет, то очень трудно уследить за правильностью алгоритма, вносить в него изменения и проводить оптимизацию программы. А отыскание даже небольшой ошибки превращается в почти неразрешимую проблему.

Модульность также помогает при управлении обработкой ошибок. Объекты, разработанные с учетом требования модульности, подобны интегральной схеме. Сигналы поступают в схему и от нее только через контакты (методы). Нет никаких паразитных электрических соединений с другими элементами. Чтобы создать прикладную программу на основе объектов необходимо соединить нужные компоненты. Из этого следует, что модульное программирование облегчает разработку больших программ.

Дата добавления: 2015-09-29