|
5. Исходные данные для выполнения лабораторной работы
Рассчитать цифровую систему управления двигателем постоянного тока со следующими данными: , . Двигатель получает питание от трёхфазного выпрямителя. Коэффициент выпрямителя .
№
|
UH,
В
|
IH,
A
|
об/
мин
|
RЯ,
Ом
|
J,
тм2
|
LЯ,
мГн
|
Тμ,
с
|
Разр.
мкпр,
бит
|
Шунт,
мВ
|
Знаковое представление
|
КТГ,
вс/
рад
|
со знаком
|
без знака
|
1
|
600
|
1880
|
270
|
0,05
|
1,74
|
1,83
|
0,0033
|
8
|
150
|
+
|
-
|
0,05
|
2
|
650
|
1660
|
360
|
0,049
|
1,63
|
1,7
|
0,0033
|
8
|
200
|
-
|
+
|
0,05
|
3
|
700
|
1660
|
360
|
0,05
|
1,54
|
1,81
|
0,0028
|
8
|
200
|
+
|
-
|
0,05
|
4
|
500
|
1990
|
400
|
0,049
|
1,54
|
1,7
|
0,0028
|
8
|
150
|
-
|
+
|
0,05
|
5
|
500
|
1990
|
300
|
0,05
|
1,61
|
1,81
|
0,0033
|
8
|
150
|
+
|
-
|
0,05
|
6
|
1000
|
1880
|
360
|
0,05
|
1,61
|
1,8
|
0,0031
|
10
|
200
|
-
|
+
|
0,06
|
7
|
1000
|
1880
|
360
|
0,045
|
1,61
|
1,79
|
0,003
|
10
|
300
|
+
|
-
|
0,06
|
8
|
1000
|
1880
|
360
|
0,045
|
1,61
|
1,79
|
0,003
|
10
|
350
|
-
|
+
|
0,06
|
9
|
700
|
1980
|
360
|
0,052
|
1,68
|
1,89
|
0,0031
|
10
|
150
|
+
|
-
|
0,04
|
10
|
700
|
1980
|
360
|
0,052
|
1,68
|
1,79
|
0,0031
|
10
|
200
|
-
|
+
|
0,04
|
11
|
750
|
2020
|
390
|
0,052
|
1,68
|
1,81
|
0,005
|
11
|
200
|
+
|
-
|
0,04
|
12
|
750
|
2020
|
390
|
0,047
|
1,64
|
1,84
|
0,005
|
11
|
200
|
-
|
+
|
0,04
|
13
|
650
|
1920
|
310
|
0,047
|
1,63
|
1,79
|
0,005
|
11
|
300
|
+
|
-
|
0,03
|
14
|
650
|
1920
|
310
|
0,045
|
1,65
|
1,93
|
0,0053
|
11
|
300
|
-
|
+
|
0,03
|
15
|
650
|
1920
|
290
|
0,045
|
1,65
|
1,94
|
0,0054
|
11
|
350
|
+
|
-
|
0,03
|
16
|
650
|
1920
|
290
|
0,054
|
1,65
|
1,69
|
0,0054
|
12
|
150
|
-
|
+
|
0,03
|
17
|
600
|
1800
|
250
|
0,054
|
1,74
|
1,63
|
0,0026
|
12
|
150
|
+
|
-
|
0,05
|
18
|
600
|
1800
|
270
|
0,054
|
1,74
|
1,79
|
0,0026
|
12
|
200
|
-
|
+
|
0,05
|
19
|
600
|
1800
|
270
|
0,045
|
1,74
|
1,83
|
0,0028
|
12
|
180
|
+
|
-
|
0,05
|
20
|
600
|
1800
|
270
|
0,05
|
1,74
|
1,83
|
0,0033
|
12
|
180
|
-
|
+
|
0,05
|
21
|
500
|
1750
|
300
|
0,047
|
1,68
|
1,83
|
0,0059
|
9
|
200
|
+
|
-
|
0,04
|
22
|
500
|
1750
|
300
|
0,047
|
1,69
|
1,91
|
0,0059
|
9
|
250
|
-
|
+
|
0,05
|
23
|
500
|
1750
|
330
|
0,05
|
1,7
|
1,89
|
0,006
|
9
|
150
|
+
|
-
|
0,06
|
24
|
800
|
1700
|
320
|
0,05
|
1,7
|
1,66
|
0,0057
|
9
|
225
|
-
|
+
|
0,03
|
25
|
820
|
1700
|
320
|
0,052
|
1,74
|
1,73
|
0,0058
|
9
|
150
|
+
|
-
|
0,04
|
Лабораторная работа № 4
Исследование метода цифрового переоборудования непрерывного регулятора
Цели работы
освоение технологии моделирования в среде Matlab/Simulink
освоение метода цифрового переоборудования непрерывного регулятора
Описание системы управления
Объект управления
В работе рассматривается задача стабилизации судна на курсе. Линейная математическая модель первого порядка, описывающая рыскание судна, имеет вид
где – угол рыскания (угол отклонения от заданного курса), – угловая скорость вращения вокруг вертикальной оси, – угол поворота вертикального руля относительно положения равновесия, – постоянная времени, – постоянный коэффициент, имеющий размерность сек-1. Передаточная функция от угла поворота руля к углу рыскания запишется в виде
.
В лабораторной работе будем исследовать модель судна-контейнеровоза при
сек, сек-1.
Привод (рулевая машина) приближенно моделируется звеном первого порядка
,
с параметрами
сек, .
Для измерения угла рыскания используется гирокомпас, математическая модель которого записывается в виде апериодического звена первого порядка с передаточной функцией
,
где для данной системы
сек, .
Структурная схема системы стабилизации показана на рис. 1.
Рис. 1. Структурная схема системы стабилизации судна на курсе
Регулятор
На период установлен пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) непрерывный регулятор, который описывается передаточной функцией
с параметрами
, сек, сек, сек.
Задачи лабораторной работы
построить модель непрерывной системы в среде Matlab/Simulink
построить переходный процесс в непрерывной системе при изменении скорости вращения двигателя на 500 оборотов
выполнить переоборудование непрерывного регулятора с помощью преобразования Тастина при выборе интервала квантования сек
построить модель цифровой системы в среде Matlab/Simulink
сравнить переходные процессы в непрерывной и цифровой системах при изменении скорости вращения двигателя на 500 оборотов
повторить процедуру для интервала квантования сек, объяснить эффекты, наблюдающиеся при увеличении интервала квантования
для последнего варианта рассчитать перерегулирование и время переходного процесса
Порядок выполнения работы
Подготовка исходных данных
Запустите систему Matlab.
Введите данные для передаточной функции :
Ts = 18.2;
K = 0.0694;
F = tf(K, [Ts 1 0])
[nF,dF] = tfdata(F, 'v')
Последняя строчка означает, что числитель и знаменатель скалярной передаточной функции будут записаны в полиномы nF и dF.
Аналогично опишите все остальные передаточные функции (эти операции можно выполнить иначе, написав скрипт на языке системы Matlab в виде файла).
Модель непрерывной системы
Запустите пакет Simulink, набрав в командном окне системы Matlab
>> simulnik
Создайте новую модель (File – New – New model).
Выберите группу элементов Continuous в окне Simulink Library Browser и перетащите в окно новой модели элемент Transfer Fcn (передаточная функция).
Сделайте двойной щелчок мышью по этому блоку и введите nF в поле Numerator и dF в поле Denominator. Это означает, что числитель и знаменатель передаточной функции должны быть заданы в командном окне системы Matlab как полиномы с именами nF и dF.
Щелкните на этом блоке правой кнопкой мыши и выберите пункт Format – Flip name из контекстного меню. При этом название блока должно переместиться вверх.
Щелкните на блоке левой кнопкой мыши и измените название блока на Ship.
Аналогично добавьте блоки, соответствующие рулевому устройству, измерительной системе и регулятору.
Чтобы изменить направление прохождения сигнала через блок обратной связи, дважды выберите пункт Format – Rotate block из контекстного меню.
Для того, чтобы смоделировать ступенчатый входной сигнал, перетащите блок Sources – Step из окна Simulink Library Browser в окно модели.
Сделайте двойной щелчок мышью по этому блоку и введите 0 в поле Step time и 500*pi/180 в поле Final value (изменение скорости вращения двигателя на 500 оборотов).
Для создания суммирующего элемента перетащите блок Math operation – Sum из окна Simulink Library Browser в окно модели.
Сделайте двойной щелчок мышью по этому блоку и введите |+- в поле List of signs (второй вход – отрицательная обратная связь).
Для того, чтобы на выходе получить значения угла рыскания и угла перекладки руля в градусах, добавьте в модель два блока-усилителя (Math operations - Gain). Для каждого из них установите (щелкнув дважды по блоку) коэффициент усиления 180/pi.
Для просмотра графиков изменения угла рыскания и угла перекладки руля добавьте в модель два блока-осциллографа (Sinks – Scope).
Соедините нужные входы и выходы блоков. Для этого надо нажать левую кнопку мыши на выходе элемента-источника сигнала и вести мышь к нужному входу элемента-приемника, где отпустить кнопку мыши. Для того, чтобы сделать развилку, например, при создании линии обратной связи, надо нажать на правую кнопку мыши в нужном месте линии и, не отпуская ее, протянуть линию к входу нужного блока. В результате должна получиться схема, показанная на рис. 2.
Рис. 2. Модель непрерывной системы стабилизации
Моделирование
Для установки времени моделирования (150 секунд) в окне модели выберите пункт меню Simulation – Parameters и установите для параметра Stop time значение 150.
Для того, чтобы начать моделирование, щелкните по кнопке или выберите пункт меню Simulation – Start.
Для того, чтобы посмотреть графики, щелкните дважды по блоку Scope. Если график не помещается в окно, для автоматического масштабирования щелкните по кнопке в окне графика, а затем – по кнопке (чтобы запомнить настройки). Таким образом настройте окна обоих элементов.
Переоборудование непрерывного регулятора
Перейдите в командное окно системы Matlab. Для построение дискретного регулятора, переоборудованного по методу Тастина, введите команды
Do'stlaringiz bilan baham: |
