3. Исследование и моделирование нелинейной автоматической системы.

3.1. Составьте схему для моделирования с учетом всех нелинейностей с помощью MATLAB.

3.2. Определите переходные процессы в системе для выходной переменной и ошибки при изменении задающего и возмущающего воздействия относительно рабочей точки на величины, равные 10%, 20%, 30%, от сигналов задания и возмущения, соответствующих рабочей точке.

Повторите исследования для других рабочих точек, соответствующих 0,5 ; 0,75 ; 1,25 ; 1,5 .

3.3. Выполните исследование процессов для выходной переменной и ошибки системы при действии на входе сигналов задания, содержащих гармоническую составляющую ; ; . Сравните процессы при различных частотах гармонического воздействия.

3.4. Определите статические характеристики нелинейной системы:

• зависимости выходной переменной и ошибки от сигнала задания при трех значениях возмущающего воздействия;

• зависимости выходной переменной и ошибки от возмущающего воздействия при ; ; .

4. Программное обеспечение имитационного моделирования автоматической системы.

4.1. Используя структурную схему нелинейной автоматической системы, составьте программу для имитационного моделирования.

4.2. Используя составленную программу, определите переходные процессы в системе для выходной переменной и ошибки при изменении задающего и возмущающего воздействий для различных рабочих точек (см. п. 3.2).

4.3. Определите статические характеристики системы (см. п. 3.4).

4.4. Составьте программу для построения траектории движения изображающей точки системы в трехмерном конфигурационном пространстве, а также ее проекций на координатные плоскости. Определите диаграммы движения изображающей точки и ее проекций при ступенчатых изменениях задающего воздействия, возмущения или нагрузки.

4.5. Сравните результаты моделирования с помощью составленной программы с результатами, полученными с использованием типовых программных средств.

5. Анализ результатов исследования и моделирования.

5.1. Дайте общую оценку результатов моделирования автоматической системы.

5.2. Сформулируйте и объясните возможные способы улучшения качества процессов регулирования в системе.

5.3. Сделайте выводы о проделанной работе.

Контрольные вопросы

1. С какой целью проводится линеаризация нелинейностей в модели автоматической системы?

2. Всегда ли можно выполнить линеаризацию нелинейности?

3. Как выполнить линеаризацию системы при наличии нескольких нелинейностей?

4. От чего зависит ошибка при исследовании линеаризованной системы?

5. Изменяются ли параметры линеаризованной модели при изменении нагрузки системы?

6. Какой порядок астатизма по задающему и возмущающему воздействиям и нагрузке имеет система?

7. Как влияет изменение рабочей точки системы на ее устойчивость и показатели качества регулирования?

8. Какими факторами определяется точность системы?

9. Какие точные и приближенные методы используют для исследования автоматических систем?

10. Какое значение имеет анализ линеаризованной модели системы при исследовании нелинейной системы?

11. Что понимается под оптимизацией системы? Как выбирается критерий оптимизации?

12. Как можно интерпретировать работу системы с помощью траектории изображающей точки в фазовом пространстве?