Лабораторный практикум по Автоматические системемы управления - Элементарные динамические звенья (543610), страница 4
Текст из файла (страница 4)
ВНИМАНИЕ! Программа случайным образом установит внд звена и выведет ез льтаты экспе имеита. По вилу графиков определите вид элементарного динамического звена. 1йля справки см. второй столбец таблицы динамических характеристик элементарных звеньев в Приложении 1.) Если установленное программой звено Вам не требуется лля изучения. становите в в поле «Вид звена» и нажмите клави Р9.
ВНИМАНИЕ1 Для выбранного звена программа случайным обРазом .устанавливает начальные значения входной х9 и выхолиойуФ пере!менных н величину ступенчатого возмущения .Ат. Это результаты опыта !по опрелеленню кривой разгона — реакции звена на ступенчатое вхолное возлействие. Кривая разгона зависит от параметров звена и величины вхолного воздействия. убелитесь в этом. установите курсор в поле «Вы воль и ива<мите клавишу Р9.
Вы увидите результа.гы опыта на ус>вмененном звене для другого ступенчатого возмущения. Вашей задачей является пол ение из ивой азгона пе хо ю ха 1о актернстику. тику. Переходная характеристика зависит только от параметров вена и не и не зависит от входного возм щения. 42.2. Подготовьте форматы таблиц для записи результатов исследован выбранного д б ного динамического звена(см.
табл. 4 1, 4.2 и 4,З). 4.23. По графикам с экРана монитоРа определите момент времени подачи ступенчатого возмущения; визуально по графику приблизительно найд возмущения гс', введите ге в поле инициативного ввода времени (красное поле) и нажать кдавншу Г9; ориентируясь по показаниям инициативного вывода х® и изменяя с шагом 1, 0,1 и 0,01 с время, определите с точностью 0,01 с.
и запишите в табл. 4.1 момент первого значения сигнала на входе звена после внесения ступенчатого возмущения го, из графиков определите характеристики на входе и выходе звена до и после подачи возмущения и запишите их в табл. 4.1 и 4.2. вычислите и запишите в табл. 4.1 величину возмущения Ьх. Результаты оперативного анализа результатов эксперимента Характеристика ступенчатого вознушсниа иа входе звена Табл. 4.! Харалгсрнстика переходного процесса иа выходе звена Табл.
4.2 Начальное зиачениеу =у(гс), еАвегд устаиовившссси значение (если сеть) у, ейеаи. Полученные нз эксперимента точки кривой разгона Табл. 4.3 Врсзси г„с д(г.), еаак. уЩ. сйесас 4.2.4. последовательно устанавливая в блок инициативного ввода время и считывая в блоке инициативного выволл значения входной х(г) и выходной у(г) переменных, запишите в таблицу 4.3 1О+ 12 экспериментальных точек. Для 2О 4.1.5. Если по заданию требуется определение более чем один переход ный процесс, установите курсор в поле «Вывод» и повторите п.п.
42.1 + 4 2 4 4.1.6. После анализа и записи в таблицы результатов экспериментов заданного звена, приступайте к исслелованию слелующего звена. для вызова но вого звена, установите курсор в поле «Вид звена» и повторите и. п. 4.2,1 =. 4.2 5 4.3 Требования к отчету Отчет должен содержать титульный лист с фамилией исполнителя и выполнен в соответствии с требованиями второго разлела настоящего пособия н содержать следующие разделы. 1. Цель задания. 2.
Структурная схема. 3. Таблицу экспериментальных данных по всем исследованным звеньям. 4. Расчетные формулы обработки экспериментальных данных. 5. Аналитические формулы расчета переходных характеристик всех исследованных звеньев. 6. Графики переходных характеристик всех исследованных звеньев 1можно на одних осях с масштабированием ординат). 7. Сводную таблицу параметров всех исследованных звеньев. 4.6. Рекомендации по выполнению отчета Содержательная часть отчета по работе почти полностью изложена во втором разделе данного пособия. 4.6. Вопросы для защиты 1. Как по ординатам кривой разгона вычислить ординаты переходной характеристики? 2.
Записать передаточную функцию И-звена. 3. Записать передаточную функцию А — звена. 4. Записать передаточную функцию РД вЂ” звена. 5. Записать передаточную функцию 3 — звена. б. Записать уравнение П-звена. 7. Записать дифференциальное уравнение А-звена. 8. Записать дифференциальное уравнение И вЂ” звена.
9. Записать дифференциальное уравнение РД вЂ” звена. 10.Записать уравнение 3 — звена. 11.Записать аналитическое выражение переходной характеристики А-звена. 12.Записать аналитическое выражение переходной харакгернсгнкн И-звена. 21 1З Записать аналитическое выРажение переходной харак р рд-звена. ~4Даписать аналитическое выражение пеРеходной хаРактеРнс н З-звена. 15,Назовите параметры А-звена.
1б,Назовите параметры И вЂ” звена. 1?.Назовите параметры РД-звена. 1б.Иазовнте параметры 3 — звена. ~Р.Как по известной передаточной функинн постРоить граФик (годограф~ КЧХ? уп.ггаким образом из графика переходной характеристики определить парзмпр И-звена? ?1 дгаким образом из графика переходной харакгеристики определить параметры А-звена? 22.Каким образом из графика переходной характеристики определить параметры РД-звена? 5.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ДИНАМИЧЕСКИЕ ЗВЕНЬЯ цель работы. Приобретение навыков обработки результатов эксперимен тов по определению частотных характеристик элементарных звеньев. Сравнение частотных характеристик звеньев, полученных нз эксперимента и аналнти ческим расчетом. Для изучения предлагаются следующие звенья: П-звено- пропорциональное звено; И-звено в интегрирующее звено; А-звено — апериодическое звено; РД-звено — реальное дифференцирующее звено; 3-звено — запаздывающее звено. Виды звеньев и число опьггов при определении динамических характеристик определяются преподавателем.
Вопросы для коллоквиума 3. Дайте определения функциям х® у®, Ь®, й'(ю) и И'0а). 4. Нарисуйте структурную схему динамического звена. 3. Дайте определение передаточной функции. 4. Как по известным функциям х(г) и у® определить ИЪ)? 5. Как по известным функциям хф и И)з) определить у(1)? б. Как с использованием дифференциального уравнения получить аналитическое выражение передаточной функции динамического звена? 7. Как с использованием дифференциального уравнения получить аналитическое выражение переходной характеристики динамического звена? 8. Дайте определение комплексной частотной характеристики (КЧХ).
9. Как построить годограф КЧХ с использованием дифференциального уравнения динамического звена. 5.1. Задание на рабату. Расчет и построение по представленным результатам опытов комплексной час- тотной характеристики элементарного динамического звена. Цель работы.
Приобретение навыков определения вида звена, подбора частот гармонических колебаний для получения представительных точек комплексной частотной характеристики (КЧХ) элементарных звеньев. Сравнение полученной из эксперимента КЧХ с результатами аналитического расчета. Виды звеньев и число требуемых для построения КЧХ точек при определении динамических характеристик определяются преподавателем. 5.2.
Порядок выполнения работы Перед началом работы: получите у преподавателя список предлагаемых к изуч обычно зто звеньЯ, длЯ котоРых изУчены пеРеходные хаРактеРистнки); откройте каталог «ПРОГРАММЫ» и активизируйте файл с именем о для исследования звена «Элементарное звено КЧХ шсб». 5 2.1, Введите номер варианта и нажмите клавишу Р9, В интерфейсном окне программы появятся графики гармонических баний на входе н выходе испытываемого звена. 5.2.2. Сделайте анализ графиков.
Проверьте соответствие нерио у' „ лебаний становленной частоте ш ВИИМАНИЕ1 Для того, чтобы быстро и качественно выполнить або внимательно п читайте нижеп иведенные пояснения. Предметом изучения динамических систем частотным методом является исследова- ние зависимости амшппуды и фазы колебаний на выходе от периола (частоты) подаваемьсс ва вход колебаний. На рис.
11 показана известная из тригонометрии связь фазы гармонических колебаний с точками круговой днмраммы для колебаний на входе и на выходе динамического звена. Для любого момента времени, например, точки на круговой диаграмме а и а илв б и б развесены на угол д, который характеризует фазель>й сдвиг колебаний в угловых градусах иля развалах. Для фиксированной частоты а>может быть вычислен из выражения Р= шк, гдето — интервал времени между одинаковыми фазовыми состояниями входных и выходных колебаний (см.
иа рис. 11). Рнс. 11. К пояснению комплексной частотной характеристики Следует замеппь, 'гго фазовый сдвиг в угловых градусах легко определить вз графиков ~Рмогшческнх колебаний, в которых четко просматривается период (360 угловьгх граяуо>в или 2к Ралиан) н его лови Остается сопоставить временной интервал Лс с долей периода. Фазовый слвнг выходных колебаний относительно входных появляется нз-за инерционности линамических сисгем. Попробуйте изменить частоту колебаний, например, на х10+ 20зь. и Ны увнлите, что амплигуда и фазовый сдвиг колебаний на выходе звена изменятся. Если в кРуговой лиа рамме зафиксировать точку а или б на правой положительной полуоси. то при посо>анной частоте вектор, напри>ленный нз центра до точки выхолных колебаний бузвт ориентирован на Угол а> 1на рис.
11 со знаком минус), а длина его определ>вт- 24 ся амплитудой выходных колебаний. Как Вы видели, при изменении частоты амплитуда и фазовый сдвиг колебаний на выходе звена изменяются, и соответственно угол (я и длина вектора изменяются. При отсгаванин выхолных колебаний от входных угол д будет отрица. тельным, а при опережении (предваренин), — положительным.
Эта предпосылка лежит в основе частотного метода исслелоаания динамических систем. Отношение амплитуды выходных колебаний лг к амплитуде вхолных Л, являегся значением амплитудно-частотной харакгеристики (АЧХ) на данной частоте, а угол д - значением фазо-частотной характеристики (ФЧХ), которые вместе представляют комплексную частотную характеристику (КЧХ). Экспериментвльное получение частотных характеристик сушествеипо ююжнее, чем получпяие переходных характеристик Если аргумегпом пережшной характеристики является время, весь диапазон изменения которого заягакен в одном экспериментальном графике, то аргументом частотной характеристяки является частота колебаний на входе и выходе звена.
В результате одного опыта по фазовому сдаю у и спношению амплитуд молгет быль определена только одна точка КЧХ Прн эксперимеитальвоы определении частотных характеристик всегда возникает проблема выбора частоты. В отличие ст аргумента времени аргумент частота может изменяться от нуля од бесконечности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
