Лабораторный практикум по Автоматические системемы управления - Элементарные динамические звенья

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) В.Р. Сабанин, Н.И. Смирнов ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ДИНАМИЧЕСКИЕ ЗВЕНЬЯ, ИХ СОЕДИНЕНИЯ И УСТОЙЧИВОСТЬ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ДИСЦИПЛИНЕ Управление, сертификация и инновация Издание четвертое переработанное Издательство МЭИ УДК 621.398 С 12 УДК: 628.5.033(075.8) Элемента ные инамические звенья их сое и ння и Раторнын практикум- по дисциплине " Управление, сертнф ция ". Издание четвертое переработанноеу В р С б „„„ — М.: Из-во МЭИ, 2006.

Лабораторный практикум охватывает ряд разделов по основам теории автоматического управления в дисциплине " Управление, сертификация и инновация " Лабораторные работы выполняются в классе ПЭВМ в программной среде Майсад. Предметом изучения являются временные и частотные динамические характеристики объектов регулирования на примерах элементарных динамических звеньев и их соединений, а также методы анализа устойчивости комбинированных схем соединений элементарных звеньев.

Предназначен лабораторный практикум для подготовки бакалавров по направлению Теплоэнергетика -550900 в соответствии с государственным обРазовательным стандартом. 2006 г. Московский энергетический институт, ВВ1ДЕНИЕ Данный пракп>кум охватывасг часть основ теории управления к ра цюлс курса «Управление, сертификация и инновация» и содержит понятия о лин»мической системе, о динамических характеристиках, методах математическом> описания динамических систем и анализа устойчивости динамических сис>ем и качества работы автоматических систем регулирования.

Он предназначен лля выполнения цикла лабораторных работ. Особенностью данного четвертого издания является то, что в отличие оз всех предыдущих изданий оно ориентировано на современную версию программной среды Маг1>сад под %1п>зотчз. Перевод методических указаний в новую программную среду потребовал не только изменения раздела справочного материала по основным приемам работы в Мац>сад, но и существенного изменения содержательной части лабораторных работ.

Структурно цикл работ практикума разбит на три тематические задачи. 1. приобретение навыков определения вида, расчетов и анализа динамических характеристик и определения параметров для пяти элементарных звеньев; 2. Изучение методов экспериментального и теоретического анализа лн- намических характеристик для схем: - параллельного соединения пропорционального н интегрирующего звеньев, - последовательного соединения интегрирующего и апериодического звеньев, - последовательного соединения интегрирующего и апериодического звеньев с отрицательной обратной связью; 3.

Изучения методов настройки н анализа устойчивости схемы комбини- рованного соединения содержащей три последовательно соединенных аперио- дических звена и пропорционального и интегрального звеньев в отрицательной обратной связи. Для решения поставленных задач разработаны специальные программы на ПЭВМ, реализующие алгоритмы численного имитационного моделирования динамических систем. Работы практикума выполняются фронтально для всех студентов или бригад в строгой последовательности 1, 2 и 3 работы. Каждому студенту или бригаде выделяется номер варианта, в соответст- вии к которым программы случайным образом генерируют значения парамет- ров звеньев. Номер варианта должен ОБЯЗАТЕЛЬНО оставаться неизменным для всех программ практикума Исходнымн данными в работах являются генерируемые программами графики переходных процессов моделируемых звеньев и их соединений при ступенчатых или гармонических возмущениях.

Целью практикума является приобретение навыков обработки графиков переходных процессов для определения вида и параметров элементарных 4 еннй, а также анализа устойчивости н настРойки сложи звеньев н соеднненнгь '.ньж дн намическнх систем. оч'ормленин отчета студентам предлагается ср При офо ь экспериментов с тов с аналитическими расчетами, сделанн метрам звеньев н соединений. Т хннчесьиес е ства ля выполнения аботы.

Работа выполняется„ Техннч ь ~ классе на ПЭВМ. П о аммное обеспечение Я выполнениа аботы. Работа выполнЯется в инструментальной среде программного продукта Майся. Работа с лабораторным практикумом не требует от учащихся специальных знаний по правилам и методам работы с ней.

Для выполнения Работы требуются элементарные знания и навыки работы с клавиатурой на ПЭВМ с оперзцнонной системой %1пдоттэ. Основные сведения о программном продукте Майзсад Маглсад имеет стандартный лля операционной системы %1пдоэчэ многооконный интерфейс. Программная среда его содержит вычислительный процессор. графический процессор и редактор текстов. Она может быть использована как для простейших вычислений по формулам с непосредственным выводом на экран результатов в вице чисел, так н лля вычислений по сложным итерационным алгоритмам с сохранением промежуточных результатов в программе или в файле. считыванием их из файла и записью окончательных результа- тов в другой файл нли выводом их на экран в табличном илн графическом виде Язык общения с пользователем в среде Майсаб предельно приближен к обычному написанию документов, содержащих математические выражения, тексты и графики.

Для решения задач составляются программы, содержащие написанные на языке Маглсаб обращения к функциям вычислительных алгоритмов. формульь фрагменты поясняющих символов и текста„а также шаблоны н форматы таблиц и графиков результатов. Содержание прикладной программы вместе с текстом и форматами выводов результатов может быть сохранено в файле лля последующего использования. Тип расширения файла приклалной программы «Имя файла».мед. дяя улобсгва работы в среде Магдой со сложными и длинными программамн фрапченты их могут быть скрыты от вывода на экран. Возможности по скрытию фрагментов программ использованы в практикуме для создания удобных пользовательских интерфейсов размером в один экран монитора, сс" дерлашне операторы ввода исходных данных и вывода результатов расчетов в числовом и графическом виде.

О Магь аб и ест нформационную строку, головное меню и рабоч поле в размере экрана моннгорв. Иа рис. ~ показан вид активного окна версии Майэсад 2000. Окн витек активным после установки в него файла программы с расшнрени «шсд». В хн верхней информационной строке показан логотип версии ов .. .; ио.. ф.~ . Ииже ..форм .. -й ~~РРки Радиол~~~«~ ное меню. Число Маглсай. сяо разделов меню и надписи заголовков зависят о г ' В рабочем поле активного окна выводится интерфейс (видимая часть) программы, состоящий нз следующих разделов: - заголовкалабораторной работы; - структурной экспериментальной схемы; - операторов ввода констант (параметров звеньев); - операторов вывода графиков результатов опыта; - операторов инициативного ввода аргументов (времени или частотый - операторов инициативного вывода результатов эксперимента; - шаблонов форматов графиков.

Во всех программах предусмотрена диагностика номера варианта, Поля операторов ввода номера варианта и диагностики выделены голубым цветом, паля вывода результатов опытов - зеленым, а операторы ввода констант и инициативные вводов аргументов — красным. Правила работы с операторами ввода~вывода приведены на экранах инейсов м. Рис. П Вид активного окна версии Матвее 2000. На рабочем поле активного окна программ показана линия скрытого фрагмента. Скрытый фрагмент содержит вычислительные операторы программы. Он защищен паролем от доступа к чтению и модификации программы.

На линии скрытия показан символ замка. Программное обеспечение практикума содержит папку файлов приклад- ных программ. Более подробное описание современных версий найти в книгах Очкова В.Ф. "Ма11>сад 8 Рго для студ са1 мо>х»о рси сисгемы Макк и -Советы пол~зовате~~~ 1»1шй~ж1 1ь1- из МЭИ,2001- а сад М.: издатель«>во держит встроенны~ сира~~> ник юп ник, который вызыва, меню «Н«1р» ил риведены основные требуем>»с для я выполнения работ операции управления пр 'р 1. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ОСНОВНЫХ ОПЕРАЦИЙ В ПРОГРАММЕ МАТНСАТ> 1.1.

Запуск и подготовка к работе программы Майся Для выполнения лабораторных работ практикума на ПЭВМ должен быть инсталлирован пакет программы МатЬсап. Стандартная настройка пакета ориентирована на его универсальное использование. В лабораторном практикуме используется минимум возможностей Маг1>сад. Поэтому, с целью упрощения работы, рекомендуется произвести некоторые перенастройки. 1.1.1. Если в операционной системе %1пботгя инсталлирован пакет программы Май>сад, то в разделе меню кнопки «Пусю> «Программьш или на панели задач будет присутствовать кнопка запуска программы. Иконка кнопки зависит от версии. например. лля Маг1>саб '000 она имеет внд .

Установить лурсор на кнопку и нажать левую клавишу мыши. На экране появится окно программы 81аг1>сад. 1.1. ' Обычно пользователи при работе с Маг1>сад кроме головного меню используют дополнительные инструментальные панели. Эти панели размещают поз головным меню. В лабораторном практикуме дополнительных инструментов не требуется и лля увеличения плошади рабочего поля все инструментальные панели след> ет выключить. Это полезно особенно для небольших монито- ров. Для снятия панелей в разделе меню «Ч1еж» войти в раздел «Тоо!Ьагз» и выключить все помеченные кнопки. Последовательность операций показана на рис. ~.

Для отключения следует поочередно устанавливать курсор на помечен- разлелы меню «Тоой з» и нажимать левую клавишу мыши. Отключенные панели будут сниматься из окна, тем самым, освобожлая место для рабочего поля интерфейса программы. Рис. 2. Отключение дополнительных инструментальных панелей 1.1.3, Обычно программа Магйсао настроена на автоматическое выполне„„е рас ~ета после любой модификации исходных данных. Программы лабора„ного практикума настроены на работу в ручном режиме. Последовательность операций установки режима ручного счета показана „а рис. 3.

Автоматический режим счета отключится, если установить курсор на пку «Ац1отайс Са!сц!азюп» меню «Ма1Ь» и нюхать левую клавишу мыши, Рис. 3. Отключение режима автоматического счета В ручном режиме для начала работы программы каждый раз следует нажимать на клавиатуре клавишу Г9. 1.2. Работа с программой Магйсад Выполнение лабораторных работ в программе Ма1Ьсад состоит из операции установки требуемого файла с программой задачи, ввода исходных данных, запуска программы на счет, н считывания результатов расчетов с записью их в протоколы эксперимента После окончания численного эксперимента следует отключить файл от Ма1йса1 и установить новый.