Предварительное домашнее задание
2.1.Составить уравнения и вывести передаточные функции W(s) для всех блоков файла zvenya.vsm. Сравнить полученные передаточные функции с типовыми, идентифицировать блоки по названиям.
2.1.Составить передаточные функции W(s) для всех блоков структурных схем рабочих файлов.
2.1. По передаточной функции разомкнутой системы (файл mihaylo4.vsm) записать ее характеристический полином D(s), определить его коэффициенты, выделить мнимую и вещественную составляющие.
2.2. Без применения программных инструментов построить асимптотические ЛАЧХ & ЛФЧХ для передаточных функций:
| W(s) = 4 | 0,5s+1 | ; W(s) = 1 | 2s+1 | ; W(s) = 1 | 2s2+s+1 | ||||||
| s2-s | 0,15s+s | s3 |
2.3. Для передаточных функций W(s) (файл nyquist.vsm) вывести передаточные функции соответствующих замкнутых систем Ф(s).
2.4. Самостоятельно познакомиться с сутью итерационных алгоритмов.
Приравнивая в структурной схеме (файл err_ast3.vsm) коэффициенты усиления (KI1 & KI2 & KI3), или (KI2 & KI3) или (KI3) к нулю, можно получить модели САР с астатизмом от нулевого до третьего порядков (считая исходную).
2.1.Начальные значения коэффициентов усиления установить в соответствии с вариантом (см. табл.). Вывести передаточные функции по ошибке Фx(s) для четырех моделей САР при астатизме от нулевого до третьего порядка.
| Вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| KI1; KI2; KI3 | 25; 50; 60 | 30; 50; 70 | 35; 50; 80 | 45; 50; 90 | 50; 50; 100 |
2.2. Для тех же моделей вывести формулы расчёта первых четырёх коэффициентов ошибки и определить их числовые значения.
2.3. Описать суть интегральной и улучшенной интегральной оценок качества.
2.4. Составить функцию цены из блоков пакета VisSim, подсчитывающую количество переходов через ноль ошибки САР в переходном процессе.
2.1. Дано пять систем. Каждая обладает совокупностью уникальных свойств (см. табл.). В работе изучается пять методов повышения точности САР. Выбрать наиболее эффективный или единственно возможный метод повышения точности для каждой САР. Выбор обосновать.
| Nо |
Свойства САР (состоящих из минимально фазовых звеньев) |
Метод, файл |
| 1 | САР статическая. Контурный коэффициент мал (<10). Объект и чувствительный элемент являются одним конструктивным элементом (нет возможности изменить вид ЛАЧХ прямого канала) | |
| ИЛИ: ЛАЧХ разомкнутой системы в области низких частот имеет наклон -20 или -40 дб/дек. При этом либо в измерительном канале (на входе, вне контура регулирования) неединичный коэффициент передачи, либо в цепи обратной связи установлен делитель сигнала | ||
| 2 | Объект моделируется двумя звеньями: колебательным (с большим подавлением) и апериодическим. Сопрягающая частота апериодического звена на две декады меньше резонансной частоты колебательного звена | |
| 3 | ЛАЧХ разомкнутой системы имеет вид 20-0-20-40 (участок с нулевым наклоном не продолжителен). Предъявлены требования: минимально возможное перерегулирование, и малые собственные шумы САР. В точке единичного усиления фаза, уменьшаясь, пересекает значение -90 градусов с небольшим приращением | |
| 4 | Объект моделируется двумя звеньями: колебательным (с большим подавлением) и апериодическим. Сопрягающая частота апериодического звена на две декады больше резонансной частоты колебательного звена | |
| 5 | ЛАЧХ разомкнутой системы в области низких частот имеет наклон 0 дб/дек. Контурный коэффициент объекта не стабилен в той же полосе частот (в области низких частот); или предъявлено требование равенства нулю первой или первой и второй составляющих ошибки |
2.1. Дано четыре системы. Каждая обладает совокупностью уникальных свойств (см. табл.). Подобрать наиболее оптимальное или единственно возможное, последовательное корректирующее звено для каждой САР (апериодическое, пассивное дифференцирующее, пассивное интегрирующее, пассивное интегро-дифференцирующее). Выбор обосновать.
| Nо |
Свойства САР (состоящих из минимально фазовых звеньев) |
метод, звено, файл |
| 1 | ЛФЧХ разомкнутой системы чуть ниже частоты среза (в пределах декады) меняет свое значение от -90 до -270 градусов. Допустима минимально возможная потеря частотных свойств (площади ограниченной ЛАЧХ и осью частот) | |
| 2 | ЛАЧХ разомкнутой САР соответствует трехкаскадному операционному усилителю без внутренней коррекции (звено с большим коэффициентом усиления и три апериодических звена с близкими сопрягающими частотами), и пересекает ось частот с наклоном -60 дб/дек. Допустима существенная потеря полосы пропускания | |
| 3 | ЛФЧХ системы вплоть до частоты среза приобретает значения около -180 градусов. Для исключения условий, при которых возможно появление неустойчивости в большом, дополнительные отрицательные фазовые сдвиги не допустимы | |
| 4 | Вблизи частоты среза и ниже по частоте более декады наклон ЛАЧХ разомкнутой системы составляет -40 дб/дек. Допустима минимально возможная потеря частотных свойств |
2.2. Составить структурную схему и построить ЛАЧХ & ЛФЧХ для передаточной функции корректирующего звена: W(s)=1/(1+T1s)+(0,1)+T2s/(1+T2s);
T1=0,1; T2=0,0001. Определиться с его названием. Разобраться, какие изменения в структурной схеме звена надо сделать, чтобы получить: апериодическое, или пассивное дифференцирующее или пассивное интегрирующее звено.
2.1.В соответствии с вариантом (см. табл.) построить располагаемую ЛАЧХ объекта регулирования. Учитывая требования к точности и к устойчивости, нанести на график низкочастотную и высокочастотную запретные области.
| Параметры |
Значения |
Вариант | |||||||
| Располагаемая передаточная функция объекта |
|
1, 2 | |||||||
|
3, 4 | ||||||||
| Требования к точности |
Vm =10 ед./с; Em = 100 ед./с2; Xm =0,01 ед. | 1, 3 | |||||||
| wK = 0,3 рад/с; Dj = 0,573e-3 град; d = 9e-6 % |
2, 4 | ||||||||
| к устойчивости | M < 1,16 | 1,2,3,4 |
2.2. Определить передаточные функции последовательных (возможно последовательно-параллельных) корректирующих устройств, которые рекомендуется разбить на типовые звенья. Составить структурную схему системы с устройствами коррекции.
2.1. Рассчитать критическое запаздывание для системы (файл e^(-st)2.vsm) (по вариантам).
2.2. Построить асимптотические ЛАЧХ & ЛФЧХ для звена с передаточной функцией W(s)=(1-Ts)/(1+Ts).
2.1. Выбрать язык программирования для выполнения лабораторной работы - Pascal или Си++. Ознакомится с технологией создания внешних dll-моделей для моделирующей программы VisSim (см. прил. 1, 2).
2.2. Адаптировать предложенный шаблон программы для реализации рекурсивного цифрового фильтра второго порядка. По умолчанию можно выбрать произвольные значения для коэффициентов фильтра, но они должны быть доступны для изменения пользователем. Фильтр должен иметь дополнительный вход для сигнала синхронизации выполнения программы. Если номер варианта 1, 2, 5, 6, ..., то нужно воспользоваться непосредственным алгоритмом с одним буфером; если - 3, 4, 7, 8, ..., то тем же алгоритмом, но с двумя буферами (см. рис. 1, 2).
