Федеральне агентство з освіти і науки РФ
Тульський державний університет
Кафедра «Системи автоматичного керування"
Звіт з лабораторної роботи № 2
за курсом
ПРОЕКТУВАННЯ мехатронних систем
Дослідження можливостей корекції динамічних властивостей
лінійної системи газового приводу.
Тула 2008год
Мета і завдання дослідження
Оволодіти методикою вибору структури і параметрів коригувальних фільтрів.
Для досягнення поставленої мети потрібно вирішення наступних завдань:
1) дослідити вплив постійної часу на динамічні властивості системи приводу;
2) дослідити вплив розносу постійних часу коригуючого фільтра на динамічні властивості системи приводу;
3) дати рекомендації щодо раціонального визначення параметрів фільтра.
Виконання роботи:
1) Математична модель досліджуваної системи приводу в середовищі MATLAB представлена на малюнку 1
Малюнок 1. Математична модель системи приводу в середовищі MATLAB.
2) Експериментально встановити граничне значення коефіцієнта передачі електронного підсилювача , Відповідне межі стійкості системи приводу, прийнявши
.
Граничне значення коефіцієнта передачі електронного підсилювача
Частотні характеристики системи приводу з граничними значеннями запасів стійкості представлені на малюнку 2.
Малюнок 2. ЛАФЧХ системи приводу на межі стійкості.
3) Для найпростішої структури коригуючого фільтра знайти його параметри: і
з умови забезпечення запасу стійкості
.
Математична модель досліджуваної системи приводу з коригувальним фільтром в середовищі MATLAB представлена на малюнку 3.
Малюнок 3. Математична модель системи приводу з коригувальним фільтром в середовищі MATLAB.
Отже, передатна функція коригуючого фільтра має вигляд:
, Де
,
.
Частотні характеристики скоригованої системи приводу представлені на малюнку 4.
Малюнок 4. Частотні характеристики скоригованої системи приводу.
4) Для скоригованої системи отримати ЛАЧХ і ЛФЧХ замкнутого і розімкнутого контуру системи приводу, визначити запаси стійкості за амплітудою і фазі
.
Структурна схема скоректованої системи приводу представлена на малюнку
Малюнок 5. Структурна схема скоректованої системи приводу.
Частотні характеристики скоригованої системи приводу представлені на малюнку 6.
Малюнок 6. Частотні характеристики скоригованої системи приводу.
Запаси стійкості: по амплітуді .
5) Не змінюючи , Варіюючи розносом постійних часу
, Дослідити його вплив на запаси стійкості. Дослідження проілюструвати сімейством частотних характеристик.
а) ,
Вид частотних характеристик системи приводу при заданих параметрах коригуючого фільтра, тобто при зменшенні розносу фільтра, представлений на малюнку 7.
Малюнок 7. Частотні характеристики скоригованої системи приводу при зменшенні розносу фільтра.
З аналізу малюнка 7 видно, що при зменшенні розносу фільтра запаси стійкості в системі приводу зростають. Запаси стійкості: по амплітуді .
б) ,
При збільшенні розносу постійних часу в порівнянні з вихідним запаси стійкості в системі зменшуються. З аналізу малюнка 8 видно, що при даному розносі фільтра запас стійкості по амплітуді .
Малюнок 8. Частотні характеристики скоригованої системи приводу при збільшенні розносу фільтра.
6) Зафіксувавши рознос постійних часу , Варіюючи значенням
, Дослідити її вплив на запаси стійкості. Дослідження проілюструвати сімейством частотних характеристик.
Приймаються .
Вихідні значення постійних часу ,
а) ,
При збільшенні значень сталих часу при фіксованому розносі запаси стійкості зростають .
Вихідні та змінені частотні характеристики представлені на рисунку 9.
б) ,
При зменшенні значень сталих часу при фіксованому розносі запаси стійкості зменшуються .
Вихідні та змінені частотні характеристики представлені на малюнку 10.
Малюнок 9. Частотні характеристики скоригованої системи приводу до і після збільшення постійних часу фільтра
Малюнок 10. Частотні характеристики скоригованої системи приводу до і після зменшення постійних часу фільтра
7) Експериментально визначити параметри четирехскобочного коригуючого фільтра і оцінити його ефективність у порівнянні з найпростішої структурою
Передавальна функція четирехскобочного коригуючого фільтра має вигляд:
, Де
Структурна схема скоректованої системи, зібрана в MATLAB представлена на малюнку 11.
Малюнок 11. Структурна схема скоректованої системи приводу c четирехскобочним фільтром.
Частотні характеристики скоригованої системи приводу представлені на малюнку 12.
Малюнок 12. Частотні характеристики скоригованої системи приводу до і після зменшення постійних часу фільтра
Передавальна функція фільтра має вигляд:
Запаси стійкості у скоригованій таким чином системі .