МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Пятигорский государственный гуманитарно-технологический университет»

Институт информационных систем и технологий

Кафедра «Управление и информатика в технических системах»

«Утверждаю»

Проректор по учебной работе

ФГБОУ ВПО «ПГГТУ»

_____________Р.В. Моргунов

«____»__________20__ г.

Методическое пособие

по лабораторным занятиям

По дисциплине «Системный анализ»

для аспирантов по специальности

05.13.01 Системный анализ, управление и обработка информации.

Пятигорск 2011

Разработчики:

______________ (Першин И.М.) «_____»____________2011 г

______________ (Воронин А.Ю.) «_____»____________2011 г

______________ (Ляшенко А.Л.) «_____»____________2011 г

Зав. кафедрой УИТС _____________ (Першин И.М.) «_____»____________2011 г

Директор Института ИСиТ ____________(Битюцкая Н.И.) «_____»____________2011 г

Зам. начальника УМО _____________ (Максименко А.В.) «____»___________2011 г

Практикум по лабораторным работам аспирантов рассмотрен на заседании учебно-методической комиссии Института информационных систем и технологий (протокол № 2 от «19» октября 2011 г.).

1. Общие указания к выполнению лабораторных работ

1.1.Содержание и объем лабораторных работ

№ п/п	Номер раздела	Объем, часов	Тема лабораторных работ	Формы контроля
	2	6	Исследование динамических характеристик линейных моделей распределенных объектов.
	3	4	Методы исследования устойчивости систем с распределенными параметрами.
	4	4	Исследование динамических характеристик распределенных звеньев и блоков
	5	2	Процедура синтеза регуляторов для систем с распределенными параметрами
	5	4	Синтез пространственно-усилительного закона управления	Защита цикла лабораторных работ
	5	4	Синтез распределенного пропорционально-интегрального закона управления
	6	4	Моделирование распределенных систем с векторным входным воздействием
	7	6	Моделирование многомерной системы управления с распределенным регулятором.
	8	4	Анализ переходных процессов системы управления гидролитосферным процессом.
	9	4	Моделирование работы пространственных фильтров	Защита цикла лабораторных работ

1.2. Порядок выполнения лабораторных работ

Лабораторные занятия включают следующие лабораторные работы, выполняемые в указанной последовательности:

1.Исследование динамических характеристик линейных моделей распределенных объектов;

2. Методы исследования устойчивости систем с распределенными параметрами;

3. Исследование динамических характеристик распределенных звеньев и блоков;

4. Процедура синтеза регуляторов для систем с распределенными параметрами;

5. Синтез пространственно-усилительного закона управления;

6. Синтез распределенного пропорционально-интегрального закона управления;

7. Моделирование распределенных систем с векторным входным воздействием;

8. Анализ переходных процессов системы управления гидролитосферным процессом;

9. Моделирование работы пространственных фильтров.

Исходные данные для расчета определяется преподавателем.

1.3.Оформление отчетов

Отчет должен содержать:

1.Цель и задание на работу;

2.Листинг программы (в оболочках: MathCad, MathLab, Maple или языках программирования: Delphi, C++ Builder и др.) осуществляющей вычисление (построение) частотных характеристик (поверхностей) на ЭВМ;

3.Таблицы расчетов частотных характеристик (поверхностей) объекта;

4.Графики частотных характеристик (поверхностей).

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Исследование динамических характеристик линейных моделей распределенных объектов

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Исследовать полученные динамические характеристики линейной модели распределенного объекта

ЗАДАНИЯ НА ЛАБОРАТОРНУЮ РАБОТУ

На примере заданного распределенного объекта (математической модели) исследовать динамические характеристики

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

Основными формами представления распределенных объектов (систем), как и в случае систем с сосредоточенными параметрами, являются представление в виде дифференциальных уравнений в частных производных, представление в виде передаточных функций, представление в виде временных характеристик, представление в виде частотных характеристик.

Отличительной особенностью распределенных систем является наличие пространственных составляющих в сигнале входа и выхода.

Как известно, в сосредоточенных системах импульсная переходная функция характеризует реакцию системы на единичный идеальный импульс , переходная характеристика характеризует реакцию системы на единичную ступенчатую функцию, а комплексная передаточная функция – реакцию системы на гармоническое входное воздействие. В распределенных системах к временным входным воздействиям, рассмотренным выше, необходимо добавить пространственную форму.

При формировании пространственной формы «стандартного» входного воздействия можно выделить два подхода:

1. Определение реакции системы на входной сигнал, представленный в виде комбинации дельта функций в пространственной и временной областях

,

где , ; , - заданные точки пространства ;

- временные независимые переменные.

Реакция объекта на входное воздействие представляется в виде функции Грина или импульсной переходной функцией.

Это направление исследования развивается А.Г. Бутковским и его научной школой.

2. Определение реакции объекта на собственные вектор-функции оператора объекта. В этом случае распределенный объект (систему) структурно можно представить бесконечной совокупностью независимых условно сосредоточенных контуров. Передаточная функция каждого условно сосредоточенного контура может быть представлена в виде отношения аналитических целых функций.

Для случая, где собственные вектор-функции представлены на основе ортогональных разложений в ряды Фурье по пространственным координатам, в работе [Першин И.М. Синтез систем с распределенными параметрами] выделен класс пространственно-инвариантных объектов и систем, для которого разработана методика синтеза распределенных регуляторов.