Особенности моделирования нелинейных систем

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«ВИТЕБСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

Исследование нелинейных и дискретных систем:

Методические указания

к лабораторным работам по курсу «Теория автоматического управления» для студентов специальности 1-53 01 01-05 «Автоматизация технологических процессов и производств (легкая промышленность)»

Витебск

УДК 681.5

Исследование нелинейных и дискретных систем: методические указания к лабораторным работам по курсу «Теория автоматического управления» для студентов специальности 1-53 01 01-05 «Автоматизация технологических процессов и производств (легкая промышленность)»

Витебск: Министерство образования РБ, УО «ВГТУ», 2009.

Составители: к.т.н., доцент Иванова Л.В.

ассистент Надёжная Н.Л.

Методические указания составлены в соответствии с программой курса «Теория автоматического управления»; содержат описание методики исследования нелинейных и дискретных систем и структурные схемы для моделирования.

Одобрено на заседании кафедры «Автоматизация технологических процессов и производств» УО «ВГТУ» 5 ноября 2009 г, протокол № 4.

Рецензент: старший преподаватель Ринейский К.Н.

Редактор: к.т.н., доцент Смелков Д.В.

Рекомендовано к опубликованию редакционно-издательским советом УО «ВГТУ» «___»__________2009 г., протокол № ___

Ответственный за выпуск Букин Ю.А.

Учреждение образования «Витебский государственный технологический университет»

________________________________________________________________

Подписано к печати__________ Формат___________. Уч.изд.л.__________

Печать ризографическая. Тираж _____ экз. Заказ № _____. Цена _______р.

Отпечатано на ризографе Учреждения образования «Витебский государственный технологический университет».

Лицензия № 02330/0133005 от 1 апреля 2004 г.

210035, Витебск, Московский проспект, 72.

СОДЕРЖАНИЕ

	Лабораторная работа №1………………………………………
	Лабораторная работа №2………………………………………
	Лабораторная работа №3………………………………………
	Лабораторная работа №4………………………………………
	Лабораторная работа №5………………………………………
	Лабораторная работа №6………………………………………
	Лабораторная работа №7………………………………………
	Приложение – Таблица z-преобразований…………………...
	Литература…………………………...…………………………

Лабораторная работа № 1

Особенности моделирования нелинейных систем

Цель работы: Изучить способы моделирования нелинейных систем в программе VisSim, научиться задавать нелинейные элементы с различными статическими характеристиками и параметрами.

Общие положения

Модели нелинейных элементов располагаются в VisSim в меню «Blocks»–«Nonlinear». Рассмотрим набор стандартных нелинейных блоков VisSim:

сase – оператор варианта (имеет несколько входов плюс вход case, определяющий какой из входных сигналов подавать на выход);

crossDetect – реле, определяющее сигналом какого-либо уровня;

deadband – реле с зоной нечувствительности;

int – целая часть числа;

limit – ограничитель сигнала (усилитель с ограничением);

max – определение максимального значения сигнала

min – определение минимального значения сигнала

quantize – дискретизатор

relay – реле (двух-) трехпозиционное с зоной нечувствительности

sampleHold – «замораживатель» выходного сигнала (имеет два входа: х и b, при подаче на вход b сигнала на выходе блока устанавливается постоянный сигнал, равный мгновенному значению сигнала х).

Рассмотрим более подробно наиболее часто используемые нелинейные элементы.

1. Идеальное двухпозиционное реле. Статическая характеристика показана на рисунке 1.1:

Рисунок 1.1 – Статическая характеристика идеального двухпозиционного реле

Задается выбором пунктов меню «Blocks» – «Nonlinear» – «Relay».

Настройка параметров элемента: Dead Band=0. Величина ограничения: В=1 (не настраивается в свойствах элемента).

Рисунок 1.2 – Окно задания свойств блока идеального двухпозиционного реле

2. Идеальное трехпозиционное реле. Статическая характеристика:

Рисунок 1.3 – Статическая характеристика идеального трехпозиционного реле

Задается выбором пунктов меню «Blocks» – «Nonlinear» – «Relay».

Настройка параметров элемента: Dead Band=2a. Величина ограничения: В=1 (не настраивается в свойствах элемента).

Пример задания трехпозиционного реле, где a=0,5 показан на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 – Окно задания свойств блока идеального трехпозиционного реле

3. Двухпозиционное реле с гистерезисом.

Статическая характеристика показана на рисунке 1.5.

Рисунок 1.5 – Статическая характеристика двухпозиционного реле с гистерезисом

Задается выбором пунктов меню «Blocks» – «User function». Размещенный на схеме элемент выглядит следующим образом:

Двойным щелчком по изображению элемента открывается окно его свойств (рисунок 1.6).

Рисунок 1.6 – Окно задания свойств блока «User function»

В появившемся окне в верхней строке ввода выбирается DLL-файл "rele.dll", в нижней (Base function) указывается функция, соответствующая желаемому типу реле.

Для двухпозиционного реле с гистерезисом параметр Base function="rele2".

Если подключение прошло успешно, то повторный щелчок правой кнопкой мыши по блоку вызывает окно настроек выбранного реле (рисунок 1.7).

Рисунок 1.7 – Окно задания свойств трехпозиционного реле с гистерезисом

Примечание: Чтобы использовать в модели несколько блоков реле, необходимо для каждого блока создавать собственную копию DLL-файла.

4. Трехпозиционное реле с гистерезисом и зоной нечувствительности. Статическая характеристика элемента приведена на рисунке 1.8.

Рисунок 1.8 – Статическая характеристика трехпозиционного реле с гистерезисом

Задается аналогично предыдущему типу реле, но в поле «Base function» указывается значение "rele3".

Окно настройки свойств показано на рисунке 1.9.

Рисунок 1.9 – Окно настройки свойств трехпозиционного реле с гистерезисом

Для построения фазовых траекторий используется блок «Plot». Блок «Plot» позволяет выводить как графики зависимости выхода от времени, так и графики зависимости одной величины от другой (например, фазовые траектории). Для построения зависимости одной величины от другой необходимо задействовать два входа у блока «Plot» и поставить галочку в настройках в строке «XY Plot».