- •ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ОФОРМЛЕНИЮ ОТЧЁТА
- •РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
- •Лабораторная работа №1
- •Переходные характеристики типовых линейных устойчивых звеньев систем автоматического управления
- •1. Цель работы
- •2. Общие сведения
- •3. Программа лабораторной работы
- •4. Программа проверки результатов исследования
- •5. Контрольные вопросы
- •Типовое
- •звено
- •Трег
Чем меньше Tрег, тем больше быстродействие и наоборот. Максимальное отклонение в процентах определяется по сле-
дующей формуле:
σmax% = Xвых.мах - Xвых(∞)100 %.
Xвых(∞)
Количество колебаний – это количество отклонений переходной характеристики от уровня установившегося режима за время
Tрег.
На рис.1.2 показано, как определяются параметры переходной характеристики.
Хвых(t) |
|
3 колебания |
|
|
|
|
|
Хвых(∞) |
|
|
+ 5%Хвых(∞) |
|
|
|
|
|
Хвых. max |
|
- 5%Хвых(∞) |
|
|
|
|
|
|
ТРЕГ |
t |
|
|
|
Рис. 1.2
Теоретически переходная характеристика достигает установившегося значения за время, равное бесконечности. При моделировании за уровень установившегося режима можно принять выходную величину, если она практически не изменяется при увеличении времени моделирования.
Забегая вперёд, отметим, что такими же параметрами оцениваются свойства САУ в установившемся и переходном режимах по её переходной характеристике.
При исследовании свойств типовых звеньев методом структурного моделирования все приведённые выше параметры переходных характеристик можно достаточно просто измерить непосредственно на экране монитора специально предусмотренными для этого программными или машинными средствами. При выполнении программы лабораторной работы, в обязательном порядке, нужно регистрировать параметры переходных характери-
12
стик. Это позволит сделать обоснованные выводы о свойствах исследуемых звеньев.
Охват типовых звеньев отрицательной связью приводит к изменению вида звена или к изменению его параметров. Аналитически это можно показать по тому, как изменится передаточная функция звена при охвате обратной связью, используя правила преобразования структурных схем.
Если охватить интегрирующее звено отрицательной обратной связью (рис. 1.3), то эквивалентная этому соединению передаточная функция будет иметь следующий вид:
Х вх |
|
k |
Х вых |
|
|
|
p |
|
|
|
|
kОС |
|
|
|
|
Рис. 1.3 |
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
p |
k |
. |
W(p) = |
1 + |
k * koc |
= p + k * k |
|
|
p |
|
oc |
|
|
|
|
|
Приведём полученную передаточную функцию к виду типового звена. Для этого разделим числитель и знаменатель на k*koc:
|
1 |
|
|
|
|
|
|
W(p) = |
|
koc |
экв |
= |
k |
. |
|
1 |
|
|
Tэквp +1 |
||||
|
|
p +1 |
|
|
|||
|
k *koc |
|
|
||||
|
|
|
|
Из этого выражения следует, что интегрирующее звено, охваченное отрицательной обратной связью, эквивалентно апериодическому звену с коэффициентом передачи kэкв =1/koc и постоянной времени Tэкв = 1/k*koc.
Если охватить апериодическое или колебательное звено отрицательной обратной связью, то изменяются их параметры.
13
Например, для апериодического звена с отрицательной обратной связью (рис.1.4) передаточная функция имеет вид:
|
Хвх |
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
Хвых |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Tp + 1 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
kос |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.4 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W(p) = |
|
|
|
Tp + 1 |
|
|
|
= |
kэкв |
|
. |
||||||||
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
Tэквp + 1 |
|||||||||
1 + |
|
|
|
|
* koc |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Tp + 1 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Здесь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
kэкв = |
|
|
k |
,Tэкв |
= |
|
T |
. |
|||||||||||
1 + k * koc |
1 + k * koc |
Вид эквивалентной передаточной функции не изменился, значит, эквивалентное звено осталось апериодическим. Но изменились его параметры – коэффициент передачи и постоянная времени.
Аналогично можно найти эквивалентные параметры колебательного звена, охваченного отрицательной обратной связью.
Охват типовых звеньев положительной связью может приводить к изменению вида звена, изменению его параметров, а также к неустойчивости звена.
Если охватить положительной обратной связью интегрирующее звено (рис.1.5), то получим следующую передаточную функцию:
|
|
k |
|
|
|
||
W(p) = |
|
|
p |
= |
k |
||
|
|
|
|
|
. |
||
|
k |
|
*koc |
p - k *koc |
|||
1 - |
p |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
14