Моделирование процессов регулирования для САУ

Содержащей идеальный релейный элемент

1) Заменить в компьютерной модели модуль нелинейного элемента с ограничениями на модуль релейного элемента. Ввести параметры структурных звеньев САУ, приведенные в таблице 2 по варианту задания, в соответствии с номерами идентификации модулей компьютерной модели (Trafnsfer Fcn1 и Trafnsfer Fcn2, Gain3), коэффициент усиления модуля Gain1 задать k ₁=1, задать ширину петли характеристики релейного элемента равной 0 (Switch on point 0, Switch off point 0), уровень ограничений b =2(Output when on 2, Output when off – 2).

2) Выполнить расчет выходной переменной САУ x (t) и выходного сигнала релейного элемента ∆ x _нэ(t) при задающем воздействии g ₀(t)=100∙1(t) и возмущающем воздействии ∆Z (t)=10∙1(t- 10). Установить масштабы графиков при возмущающем воздействии ∆Z (t) по оси абсцисс так, чтобы они располагался по ширине окна. Измерить по масштабной сетке графика амплитуду A _п и длительность периода колебаний τ_п выходной переменной САУ при возмущающем воздействии ∆Z (t). Результаты занести в строку 1 табл. 4. Сохранить результат моделирования, используя опцию «Print Screan».

3) Трижды увеличивать коэффициент усиления k ₁ модуля Gain1 в 2 раза относительно исходного значения. Повторить расчет и регистрацию выходной переменной x (t) и ее параметров, а также выходного сигнала релейного элемента ∆ x _нэ(t) при возмущающем воздействии ∆Z (t) в соответствии с пп. 2 программы п.6.2. Результаты занести в строки 2-4 табл. 4 соответственно. Сохранить результаты моделирования для k ₁=2 и k ₁=4.

Таблица 4

Результаты моделирования

№

пп

Моделирование

Расчет

T₁

T₂

k₁

K₀

A_п

τ_п

ω_п

A_п

τ_п

ω_ср

1/с

4) Задать уровень ограничений характеристики релейного элемента b=4, затем b= 6и b= 8, принять коэффициент усиления модуля Gain1 k ₁=4. Повторить расчеты и регистрацию выходной переменной x (t) и ее параметров, а также выходного сигнала релейного элемента ∆ x _нэ(t) при возмущающем воздействии ∆Z (t) в соответствии с пп. 2 программы п.6.2. Результаты занести в строки 5-8 табл. 4. Сохранить результаты моделирования для b =6.

5) Увеличить постоянную времени T₁в два раза, принять коэффициент усиления модуля Gain1 k ₁=2 и уровень ограничений характеристики нелинейного элемента b=2. Повторить расчет и регистрацию выходной переменной x (t) и ее параметров, а также выходного сигнала релейного элемента ∆ x _нэ(t) при возмущающем воздействии ∆Z (t) в соответствии с пп. 2 программы п. 6.2. Результаты занести в строку 9 табл. 4. Сохранить результаты моделирования.

6) Уменьшить постоянную времени T₁в два раза относительно исходной величины, коэффициент усиления k ₁ модуля Gain1 и уровень ограничений характеристики нелинейного элемента b оставить без изменения относительно предыдущего опыта. Повторить расчет и регистрацию выходной переменной x (t) и ее параметров, а также выходного сигнала релейного элемента ∆ x _нэ(t) при возмущающем воздействии ∆Z (t) в соответствии с пп. 2 программы п. 6.2. Результаты занести в строку 10 табл. 4. Сохранить результаты моделирования.

Обработка результатов и расчетная часть.

1) Обозначить размерными стрелками и указать на графиках переходных функций САУ численные величины периода τ_п и амплитуды A_п автоколебаний выходной переменной САУ x (t) при возмущающем воздействии ∆Z (t).

2) Рассчитать величины угловой частоты w_п по формуле (12) и амплитуды A _п по формуле (13) автоколебаний выходной переменной САУ с нелинейным элементом с ограничениями и САУ с релейным элементом для всех вариантов изменения параметров. Результаты занести в соответствующие строки табл. 3 и табл. 4.

3) Построить графические зависимости амплитуды A _п автоколебаний выходной переменной от общего коэффициента усиления K ₀ линейной части САУ и от уровней ограничений b нелинейного и релейного элементов.

4) Сделать выводы о зависимости угловой частоты w_п автоколебаний выходной переменной от от общего коэффициента усиления K ₀линейной части и от постоянных времени апериодических звеньев САУ.

Содержание отчета.

1)Структурные схемы САУ с нелинейным элементом с ограничениями и с релейным элементом.

2) Схемы компьютерной модели с параметрами всех элементов САУ с нелинейным элементом с ограничениями и с идеальным релейным элементом.

3) Расчет угловой частоты w_п и амплитуды A_п автоколебаний выходной переменной для САУ с нелинейным элементом с ограничениями и с идеальным релейным элементом.

4) Графики зависимостей амплитуды A _п автоколебаний выходной переменной от общего коэффициента усиления K ₀ линейной части САУ и от уровней ограничений b нелинейного и релейного элементов.

5) Графики выходной переменнойСАУ x (t), а также выходного сигнала релейного элемента ∆ x _нэ(t) при возмущающем воздействии ∆Z (t) и вариации параметров элементов САУ.

6) Выводы по результатам исследований.

7) черновик отчета, подписанный преподавателем.

Перечень источников

1.Бесекерский В.А., Попов Е. П. Теория систем автоматического управления. СПб: Профессия, 2007, 740 с.

2.Якушев А.Я. Автоматическое управление электрическим подвижным составом, часть 1, учебное пособие. С-Пб., ПГУПС 1997, с.85.

3.Якушев А.Я. Автоматическое управление электрическим подвижным составом, часть 2, у чебное пособие. С-Пб., ПГУПС 2001, с.86

Исследование нелинейных САУ ЭПС

Cocтaвитель: Якушев Алексей Яковлевич,

Редактор

Технический редактор

План 2020 г, № ____________________________________________

Формат 60X84¹/₁₆. Бумага для множ. апп. Печать офсетная.