Файл: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования донской государственный технический университет.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.04.2024
Просмотров: 16
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
В таблице h-функций находим соответствующую каждому функцию . Искомую составляющую получаем из этой функции путём умножения ординат на величину . Время получаем как частное от деления величины на . ; .
Таблица 1.4.3 — Значения для построения переходного процесса.
t табл, | h табл, | t | h1(t) | t табл, | h табл, | t | h2(t) | t табл, | h табл, | t | h2(t) |
0 | 0,0000 | 0,0000 | 0,0000 | 0 | 0,0000 | 0,0000 | 0,0000 | 0 | 0,0000 | 0,0000 | 0,0000 |
0,5 | 0,1760 | 0,0200 | 1,1733 | 0,5 | 0,2400 | 0,0100 | -0,2704 | 0,5 | 0,2400 | 0,0050 | -0,1296 |
1 | 0,3400 | 0,0400 | 2,2667 | 1 | 0,4610 | 0,0200 | -0,5194 | 1 | 0,4610 | 0,0100 | -0,2489 |
1,5 | 0,4940 | 0,0600 | 3,2933 | 1,5 | 0,6650 | 0,0300 | -0,7492 | 1,5 | 0,6650 | 0,0150 | -0,3591 |
2 | 0,6280 | 0,0800 | 4,1867 | 2 | 0,8330 | 0,0400 | -0,9385 | 2 | 0,8330 | 0,0200 | -0,4498 |
2,5 | 0,7390 | 0,1000 | 4,9267 | 2,5 | 0,9670 | 0,0500 | -1,0895 | 2,5 | 0,9670 | 0,0250 | -0,5222 |
3 | 0,8280 | 0,1200 | 5,5200 | 3 | 1,0610 | 0,0600 | -1,1954 | 3 | 1,0610 | 0,0300 | -0,5729 |
3,5 | 0,8920 | 0,1400 | 5,9467 | 3,5 | 1,1150 | 0,0700 | -1,2562 | 3,5 | 1,1150 | 0,0350 | -0,6021 |
4 | 0,9380 | 0,1600 | 6,2533 | 4 | 1,1420 | 0,0800 | -1,2867 | 4 | 1,1420 | 0,0400 | -0,6167 |
4,5 | 0,9600 | 0,1800 | 6,4000 | 4,5 | 1,1380 | 0,0900 | -1,2821 | 4,5 | 1,1380 | 0,0450 | -0,6145 |
5 | 0,9770 | 0,2000 | 6,5133 | 5 | 1,1170 | 0,1000 | -1,2585 | 5 | 1,1170 | 0,0500 | -0,6032 |
5,5 | 0,9860 | 0,2200 | 6,5733 | 5,5 | 1,0920 | 0,1100 | -1,2303 | 5,5 | 1,0920 | 0,0550 | -0,5897 |
6 | 0,9820 | 0,2400 | 6,5467 | 6 | 1,0510 | 0,1200 | -1,1841 | 6 | 1,0510 | 0,0600 | -0,5675 |
6,5 | 0,9800 | 0,2600 | 6,5333 | 6,5 | 1,0180 | 0,1300 | -1,1469 | 6,5 | 1,0180 | 0,0650 | -0,5497 |
7 | 0,9790 | 0,2800 | 6,5267 | 7 | 0,9930 | 0,1400 | -1,1188 | 7 | 0,9930 | 0,0700 | -0,5362 |
7,5 | 0,9800 | 0,3000 | 6,5333 | 7,5 | 0,9740 | 0,1500 | -1,0974 | 7,5 | 0,9740 | 0,0750 | -0,5260 |
8 | 0,9850 | 0,3200 | 6,5667 | 8 | 0,9660 | 0,1600 | -1,0884 | 8 | 0,9660 | 0,0800 | -0,5216 |
8,5 | 0,9890 | 0,3400 | 6,5933 | 8,5 | 0,9660 | 0,1700 | -1,0884 | 8,5 | 0,9660 | 0,0850 | -0,5216 |
9 | 0,9970 | 0,3600 | 6,6467 | 9 | 0,9700 | 0,1800 | -1,0929 | 9 | 0,9700 | 0,0900 | -0,5238 |
9,5 | 1,0040 | 0,3800 | 6,6933 | 9,5 | 0,9750 | 0,1900 | -1,0985 | 9,5 | 0,9750 | 0,0950 | -0,5265 |
10 | 1,0090 | 0,4000 | 6,7267 | 10 | 0,9820 | 0,2000 | -1,1064 | 10 | 0,9820 | 0,1000 | -0,5303 |
10,5 | 1,0130 | 0,4200 | 6,7533 | 10,5 | 0,9870 | 0,2100 | -1,1120 | 10,5 | 0,9870 | 0,1050 | -0,5330 |
11 | 1,0150 | 0,4400 | 6,7667 | 11 | 0,9970 | 0,2200 | -1,1233 | 11 | 0,9970 | 0,1100 | -0,5384 |
11,5 | 1,0160 | 0,4600 | 6,7733 | 11,5 | 0,9970 | 0,2300 | -1,1233 | 11,5 | 0,9970 | 0,1150 | -0,5384 |
12 | 1,0150 | 0,4800 | 6,7667 | 12 | 0,9970 | 0,2400 | -1,1233 | 12 | 0,9970 | 0,1200 | -0,5384 |
12,5 | 1,0130 | 0,5000 | 6,7533 | 12,5 | 0,9970 | 0,2500 | -1,1233 | 12,5 | 0,9970 | 0,1250 | -0,5384 |
13 | 1,0120 | 0,5200 | 6,7467 | 13 | 0,9970 | 0,2600 | -1,1233 | 13 | 0,9970 | 0,1300 | -0,5384 |
13,5 | 1,0110 | 0,5400 | 6,7400 | 13,5 | 0,9980 | 0,2700 | -1,1244 | 13,5 | 0,9980 | 0,1350 | -0,5389 |
14 | 1,0110 | 0,5600 | 6,7400 | 14 | 1,0000 | 0,2800 | -1,1267 | 14 | 1,0000 | 0,1400 | -0,5400 |
14,5 | 1,0120 | 0,5800 | 6,7467 | 14,5 | 1,0020 | 0,2900 | -1,1289 | 14,5 | 1,0020 | 0,1450 | -0,5411 |
15 | 1,0120 | 0,6000 | 6,7467 | 15 | 1,0050 | 0,3000 | -1,1323 | 15 | 1,0050 | 0,1500 | -0,5427 |
15,5 | 1,0140 | 0,6200 | 6,7600 | 15,5 | 1,0080 | 0,3100 | -1,1357 | 15,5 | 1,0080 | 0,1550 | -0,5443 |
16 | 1,0150 | 0,6400 | 6,7667 | 16 | 1,0110 | 0,3200 | -1,1391 | 16 | 1,0110 | 0,1600 | -0,5459 |
16,5 | 1,0160 | 0,6600 | 6,7733 | 16,5 | 1,0110 | 0,3300 | -1,1391 | 16,5 | 1,0110 | 0,1650 | -0,5459 |
17 | 1,0160 | 0,6800 | 6,7733 | 17 | 1,0120 | 0,3400 | -1,1402 | 17 | 1,0120 | 0,1700 | -0,5465 |
17,5 | 1,0150 | 0,7000 | 6,7667 | 17,5 | 1,0090 | 0,3500 | -1,1368 | 17,5 | 1,0090 | 0,1750 | -0,5449 |
18 | 1,0150 | 0,7200 | 6,7667 | 18 | 1,0080 | 0,3600 | -1,1357 | 18 | 1,0080 | 0,1800 | -0,5443 |
18,5 | 1,0150 | 0,7400 | 6,7667 | 18,5 | 1,0060 | 0,3700 | -1,1334 | 18,5 | 1,0060 | 0,1850 | -0,5432 |
19 | 1,0150 | 0,7600 | 6,7667 | 19 | 1,0010 | 0,3800 | -1,1278 | 19 | 1,0010 | 0,1900 | -0,5405 |
19,5 | 1,0140 | 0,7800 | 6,7600 | 19,5 | 0,9980 | 0,3900 | -1,1244 | 19,5 | 0,9980 | 0,1950 | -0,5389 |
20 | 1,0130 | 0,8000 | 6,7533 | 20 | 0,9960 | 0,4000 | -1,1222 | 20 | 0,9960 | 0,2000 | -0,5378 |
20,5 | 1,0120 | 0,8200 | 6,7467 | 20,5 | 0,9950 | 0,4100 | -1,1210 | 20,5 | 0,9950 | 0,2050 | -0,5373 |
21 | 1,0110 | 0,8400 | 6,7400 | 21 | 0,9950 | 0,4200 | -1,1210 | 21 | 0,9950 | 0,2100 | -0,5373 |
21,5 | 1,0110 | 0,8600 | 6,7400 | 21,5 | 0,9960 | 0,4300 | -1,1222 | 21,5 | 0,9960 | 0,2150 | -0,5378 |
22 | 1,0110 | 0,8800 | 6,7400 | 22 | 0,9960 | 0,4400 | -1,1222 | 22 | 0,9960 | 0,2200 | -0,5378 |
22,5 | 1,0110 | 0,9000 | 6,7400 | 22,5 | 0,9970 | 0,4500 | -1,1233 | 22,5 | 0,9970 | 0,2250 | -0,5384 |
23 | 1,0110 | 0,9200 | 6,7400 | 23 | 0,9980 | 0,4600 | -1,1244 | 23 | 0,9980 | 0,2300 | -0,5389 |
23,5 | 1,0100 | 0,9400 | 6,7333 | 23,5 | 0,9990 | 0,4700 | -1,1255 | 23,5 | 0,9990 | 0,2350 | -0,5395 |
24 | 1,0100 | 0,9600 | 6,7333 | 24 | 1,0000 | 0,4800 | -1,1267 | 24 | 1,0000 | 0,2400 | -0,5400 |
24,5 | 1,0090 | 0,9800 | 6,7267 | 24,5 | 1,0000 | 0,4900 | -1,1267 | 24,5 | 1,0000 | 0,2450 | -0,5400 |
25 | 1,0080 | 1,0000 | 6,7200 | 25 | 1,0000 | 0,5000 | -1,1267 | 25 | 1,0000 | 0,2500 | -0,5400 |
25,5 | 1,0080 | 1,0200 | 6,7200 | 25,5 | 1,0000 | 0,5100 | -1,1267 | 25,5 | 1,0000 | 0,2550 | -0,5400 |
26 | 1,0070 | 1,0400 | 6,7133 | 26 | 1,0000 | 0,5200 | -1,1267 | 26 | 1,0000 | 0,2600 | -0,5400 |
При помощи функции линейной интерполяции linterp, встроенной в математический пакет MathCAD, находим функции переходных характеристик, соответствующих каждой из трапеций, и производим их сложение.
Рисунок 1.4.4 — Графики переходных процессов замкнутой САУ:
h1(t) — переходная характеристика первой трапеции;
h2(t) — переходная характеристика второй трапеции;
h3(t) — переходная характеристика третьей трапеции;
H(t) — суммарная переходная характеристика.
Определение параметров и построение желаемой ЛАЧХ
Параметры для построения исходной ЛАЧХ.
T1 = 0.02с
T2 = 0.04с
T3 = 0.12с
ω1 = 50 с-1
ω2 = 25 с-1
ω3 = 8.333 с-1
20·log K = 20·log 1 = 0 дБ
Переходный процесс должен удовлетворять следующим показателям качества:
≤0,15с, ≤30%.
Рисунок 1.7.1 Переходный процесс скорректированной САУ
Анализируя переходной процесс системы управления (рисунок 1.7.1), можем сказать, что время регулирования и перерегулирование, не выходит за пределы значений, заданных „коробочкой Солодовникова“. Следовательно, переходный процесс удовлетворяет предъявленным условиям качества регулирования САУ.
1.8 Анализ устойчивости скорректированной САУ
Производится по критерию устойчивости Михайлова.
Передаточная функция разомкнутой скорректированной САУ имеет вид:
Передаточная функция замкнутой скорректированной САУ определяется следующим образом:
Раскроем скобки в знаменателе передаточной функции:
Заменяем переменную s на jω:
Разобьем это выражение на действительную и мнимую составляющие.
— вещественная часть;
— мнимая часть.
По этим данным строится годограф Михайлова. Для устойчивости САУ, необходимо и достаточно, чтобы вектор годографа Михайлова последовательно обошёл вокруг начало координат и в 3 квадранте ушёл в бесконечность.
ω ∈ (0 ÷ 300)
Рисунок 1.8.1 — Годограф Михайлова для скорректированной системы
Таблица 1.8.1 — Данные для построения годографа Михайлова
ω | 0 | 10 | 30 | 50 | 60 | 70 | 80 | 100 | 200 | 500 |
Cз(ω) | 6.3 | 6.00 | 3.52 | -1.44 | -4.85 | -8.88 | -13.5 | -24.7 | -117.7 | -768.7 |
Dз(ω) | 0 | 1.438 | 4.03 | 5.75 | 6.108 | 6.03 | 5.46 | 2.5 | -67 | -1427 |
Вектор Михайлова обошел вокруг начала координат и в 3 квадранте ушел в бесконечность. Отсюда следует, что скорректированная САУ устойчива.
Исследование нелинейной системы.
Согласно заданию, структурная схема нелинейной САУ выглядит следующим образом:
Рисунок 2.1 – структурная схема нелинейной системы.
Рисунок 2.2 – передаточная характеристика нелинейного звена:
с = 2;
b = c/K4 = 2/0.1 = 5.
Построение фазового портрета нелинейной САУ
Выполняется вручную методом изоклин при помощи математического пакета MathCAD, в котором производится построение изоклин..
Уравнения изоклин получаем исходя сначала из передаточной функции линейной части системы:
Здесь, N – коэффициент угла наклона фазовой
траектории при прохождении через изоклину;
X – отклонение выходной величины от её заданного значения;
X1(t) – функция, зависящая от свойств нелинейного звена.
X1(t) принимает следующие значения:
b при X < –c
–b при X > c
K4∙X при –c≤X≤c.
Рисунок 2.1.1 — Изоклины фазового портрета.
Талица 2.1.1 — Данные для построения изоклин.
C | -100 | -50 | -37.5 | -25 | |||||||||||||
X | -40 | -20 | 20 | 40 | -40 | -20 | 20 | 40 | -40 | -20 | 20 | 40 | -40 | -20 | 20 | 40 | |
Y | -137.5 | -75 | 75 | 137.5 | -550 | -300 | 300 | 550 | -2200 | -1200 | 1200 | 2200 | 1100 | 600 | -600 | -1100 | |
C | -20 | -15 | -10 | -5 | |||||||||||||
X | -40 | -20 | 20 | 40 | -40 | -20 | 20 | 40 | -40 | -20 | 20 | 40 | -40 | -20 | 20 | 40 | |
Y | 687.5 | 375 | -375 | -687.5 | 500 | 272.7 | -272.7 | -500 | 392.9 | 214.3 | -214.3 | -392.9 | 323.5 | 176.5 | -176.5 | -323.5 | |
C | 0 | 5 | 10 | 15 | |||||||||||||
X | -40 | -20 | 20 | 40 | -40 | -20 | 20 | 40 | -40 | -20 | 20 | 40 | -40 | -20 | 20 | 40 | |
Y | 275 | 150 | -150 | -275 | 239.1 | 130.4 | -130.4 | -239.1 | 211.5 | 115.4 | -115.4 | -211.5 | 189.7 | 103.4 | -103.4 | -189.7 | |
C | 20 | 25 | 50 | 100 | |||||||||||||
X | -40 | -20 | 20 | 40 | -40 | -20 | 20 | 40 | -40 | -20 | 20 | 40 | -40 | -20 | 20 | 40 | |
Y | 171.9 | 93.8 | -93.8 | -171.9 | 157.1 | 85.7 | -85.7 | -157.1 | 110 | 60 | -60 | -110 | 68.8 | 37.5 | -37.5 | -68.8 |