- •Исследование систем автоматического управления
- •Оглавление
- •Глава 1. Изучение пакетов matlab и scilab
- •1.1. Краткие сведения о работе в среде MatLab
- •1.2. Работа в среде SciLab
- •Практическая работа
- •Задания на практическую работу
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2. Исследование временных характеристик типовых динамических звеньев
- •2.1. Передаточная функция сау
- •2.2. Типовые динамические звенья
- •2.3. Временные характеристики динамических звеньев
- •2.4. Использование MatLab для моделирования систем
- •На основе передаточных функций
- •Использование команд языка сценариев
- •Использование Simulink
- •2.5. Использование SciLab для моделирования систем
- •На основе передаточных функций
- •Использование script-языка
- •Рекомендации по моделированию дифференцирующего звена с замедлением и изодромного звена
- •Использование средств визуального моделирования
- •Практическая работа
- •Содержание отчета о работе
- •Варианты заданий
- •Контрольные вопросы
- •Глава3. Частотные характеристики типовых динамических звеньев
- •3.1. Виды частотных характеристик линейных систем
- •3.2. Построение частотных характеристик на основе
- •Передаточных функций
- •3.2. Построение частотных характеристик в среде MatLab
- •3.3. Построение частотных характеристик в среде SciLab
- •Практическая работа
- •Задание к практической работе
- •Содержание отчета о работе
- •Контрольные вопросы
- •Глава4. Структурные преобразования сау
- •4.1. Виды соединений сау
- •Последовательное соединение звеньев
- •Параллельное соединение звеньев
- •Встречно-параллельное соединение (с обратной связью)
- •4.2. Описание соединений звеньев в MatLab
- •4.3. Описание соединений звеньев в среде SciLab
- •Практическая работа
- •Задание к практической работе
- •Содержание отчёта
- •Варианты заданий для практической работы
- •Контрольные вопросы
- •5. Исследование основных структур сау
- •5.1. Разомкнутые системы автоматического управления
- •5.2. Системы автоматического управления по возмущению (системы компенсации)
- •5.3. Замкнутые системы автоматического управления
- •5.4. Астатическое управление
- •5.5. Комбинированные системы автоматического
- •Управления
- •5.6. Описание математической модели управляемого объекта
- •Практическая работа
- •Задание № 5
- •Варианты заданий
- •Требования по оформлению отчёта
- •Контрольные вопросы
- •Глава6. Исследование устойчивости сау
- •6.1. Устойчивость линейных сау
- •6.2. Алгебраический критерий устойчивости Гурвица
- •6.3. Алгебраический критерий устойчивости Рауса
- •6.4. Критерий устойчивости Михайлова
- •6.5. Критерий устойчивости Найквиста
- •6.6. Логарифмический критерий
- •Практическая работа
- •Содержание отчета
- •Варианты заданий
- •Контрольные вопросы
- •Глава7. Комплексное исследование сау
- •7.1. Представление сау в векторно-матричной
- •Форме (state space)
- •Практическая работа
- •Задание
- •Варианты заданий
- •Глава8. Исследование точности сау. Коррекция
- •Статических и динамических свойств сау
- •8.1. Точность сау
- •8.2. Коррекция статических свойств сау
- •8.3. Увеличение коэффициента усиления
- •Прямого канала системы
- •8.4. Введение интегрирующих звеньев в прямой
- •Канал системы
- •8.5. Охват объекта управления местной неединичной
- •Положительной обратной связью
- •8.6. Коррекция динамических свойств сау
- •8.7. Практическая работа
- •Содержание отчёта
- •Контрольные вопросы
- •Глава9. Вычисления в matlab/scilab
- •9.1. Создание m-файлов-сценариев в MatLab
- •9.2. Редактирование и отладка файлов-сценариев
- •9.3. Специальные константы SciLab
- •9.4. Элементы программирования на языке matlab/SciLab
- •9.5. Построение графиков
- •9.6. Изображение сетки в графической области
- •9.7. Вывод названий графика и осей
- •Глава10. Работа в среде simulink
- •10.1. Запуск Simulink
- •10.2. Обозреватель разделов библиотеки Simulink
- •10.3. Создание модели исследуемого объекта
- •10.4. Создание подсистем
- •10.5. Выполнение расчета
- •10.6. Отображение сигналов в окне осциллографа
- •10.7. Описание свойств основных блоков Simulink
- •Глава11. Работа в средеxcos
- •11.1. Основные возможности Xcos
- •11.2. Запуск Xcos
- •11.3. Создание модели системы
- •11.4. Настройка параметров моделирования
- •11.5. Создание суперблоков
- •11.6. Описание свойств основных блоков Xcos
- •Библиографический список
10.5. Выполнение расчета
Запуск расчета выполняется с помощью выбора пункта меню Simulation/Start. или инструмента на панели инструментов. Процесс расчета можно завершить досрочно, выбрав пункт менюSimulation/Stop или инструмент . Расчет также можно остановить (Simulation/Pause) и затем продолжить (Simulation/Continue).
10.6. Отображение сигналов в окне осциллографа
При отображении сигналов, поступающих с элемента Bus creatorв осцилографScopeиспользуется следующая последовательность цветов: желтый, фиолетовый, голубой, красный, зеленый, синий.
Рис. 78. Создание подсистемы
Рис. 79. Модель, использующая подсистему
10.7. Описание свойств основных блоков Simulink
Таблица 26
Sources – источники сигналов и воздействий
Изображение |
Название |
Описание | |
Constant |
Источник постоянного сигнала |
Задает постоянный по уровню сигнал | |
Sine Wave |
Источник синусоидального сигнала |
Формирует синусоидальный сигнал с заданной частотой, амплитудой, фазой и смещением | |
Ramp |
Источник линейно изменяющегося воздействия |
Формирует линейно нарастающий сигнал вида y = Slope* time + Initial value | |
Step |
Генератор ступенчатого сигнала |
Формирует ступенчатый сигнал | |
Signal Generator |
Генератор сигналов |
Формирует один из четырех видов периодических сигналов | |
Pulse Generator |
Источник импульсного сигнала |
Формирование прямоугольных импульсов | |
Repeating Sequence |
Блок периодического сигнала |
Формирование периодического сигнала |
Таблица 27
Sinks– приемники сигналов
Изображение |
Название |
Описание | |
Scope |
Осциллограф |
Строит графики исследуемых сигналов в функции времени, позволяет наблюдать за изменениями сигналов в процессе моделирования | |
ХУ Graph |
Графопостроитель |
Строит график одного сигнала в функции другого | |
Display |
Цифровой дисплей |
Отображает значение сигнала в виде числа |
Таблица 28
Continuous– аналоговые блоки
Изображение |
Название |
Описание | |
Derivative |
Блок вычисления производной |
Выполняет численное дифференцирование входного сигнала | |
lntegrator |
Интегрирующий блок |
Выполняет интегрирование входного сигнала | |
Transfer Fcn |
Блок передаточной функции |
Блок передаточной характеристики Transfer Fcn задает передаточную функцию в виде отношения полиномов | |
Zero-Pole |
Блок передаточной функции |
Блок Zero-Pole определяет передаточную функцию с заданными полюсами и нулями | |
State-Space |
Блок модели динамического объекта |
Блок создает динамический объект, описываемый уравнениями в пространстве состояний |
Таблица 29
Discontinuous – нелинейные блоки
Изображение |
Название |
Описание | |
Backlash |
Блок люфта |
Моделирует нелинейность типа “люфт” | |
Coulomb and Viscous Friction |
Блок сухого и вязкого трения |
Моделирует эффекты сухого и вязкого трения | |
Dead Zone |
Блок с зоной нечувствительности |
Реализует нелинейную зависимость типа "зона нечувствительности (мертвая зона)" | |
Relay |
Релейный блок |
Реализует релейную нелинейность | |
Saturation |
Блок ограничения |
Выполняет ограничение величины сигнала |
Таблица 30
Math– блоки математических операций
Изображение |
Название |
Описание | |
Abs |
Блок вычисления модуля |
Выполняет вычисление абсолютного значения величины сигнала | |
Sum |
Блок вычисления суммы |
Выполняет вычисление суммы текущих значений сигналов | |
Product |
Блок умножения |
Выполняет вычисление произведения текущих значений сигналов | |
Sign |
Блок определения знака сигнала |
Определяет знак входного сигнала | |
Gain |
Усилители |
Выполняет умножение входного сигнала на постоянный коэффициент | |
Slider Gain |
Ползунковый регулятор |
Обеспечивает изменение коэффициента усиления в процессе расчета | |
Math Function |
Блок вычисления математических функций |
Выполняет вычисление математической функции |
Окончание табл. 30
Изображение |
Название |
Описание | |
Trigonometric Function |
Блок вычисления тригонометрических функций |
Выполняет вычисление тригонометрической функции | |
MinMax |
Блок определения минимального или максимального значения |
Определяет максимальное или минимальное значение из всех сигналов, поступающих на его входы | |
Relational Operator |
Блок вычисления операции отношения |
Блок сравнивает текущие значения входных сигналов | |
Logical Operation |
Блок логических операций |
Реализует одну из базовых логических операций |
Таблица 31
Look-Up Tables – Блоки таблиц
Изображение |
Название |
Описание | |
Look-Up Table |
Блок одномерной таблицы |
Задает в табличной форме функцию одной переменной | |
Look-Up Table(2D) |
Блок двумерной таблицы |
Задает в табличной форме функцию двух переменных |
Таблица 32
Ports&Subsystems – подсистемы
Изображение |
Название |
Описание | |
In1 |
Вход1 |
Входной порт в подсистему модели | |
Out1 |
Выход1 |
Выходной порт их подсистемы модели | |
Subsystem |
Подсистема |
Подсистема – это фрагмент Simulink-модели, оформленный в виде отдельного блока |
Таблица 33
Signal&Routings– блоки преобразования
сигналов и вспомогательные блоки
Изображение |
Название |
Описание | |
Bus creator |
Блок шинного формирователя |
Формирует шину из сигналов различных типов | |
Manual switch |
Блок ручного переключателя |
Выполняет переключение входных сигналов по команде пользователя |