РефератыИнформатика, программированиеДоДослідження перехідних характеристик цифрових САК

Дослідження перехідних характеристик цифрових САК

Лабораторна робота №1


ДОСЛІДЖЕННЯ ПЕКРЕХІДНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЦИФРОВИХ САК


Мета робота: Дослідити перехідні характеристики цифрових систем автоматичного керування для типових вхідних сигналів.


Порядок виконання роботи


1. Згідно з заданим варіантом (№51)випишемо вихідні параметри досліджуваної цифрової (Ц) САК, наведеної на рис. 1.1.



Рис. 1.1. Структурна схема досліджуваної цифрової САК


w0(s) = - неперервна дискретна САК.


2. Визначимо передатні функції розімкненої та замкненої САК відносно вхідного сигналу в загальному випадку. Для цього виконаємо z-перетворення Лапласа Z за допомогою таблиць перетворень Лапласа, виконавши наступні дії:


1) .


2) Для зручності перетворення розкладемо функцію на прості дроби


.


Маємо (4A+C)s2
+ (A+4B)s + B = 4, тоді s0
| B = 4;


s1
| A+4B = 0, A = -16;


s2
| 4A+C = 0, C = -64.


Тобто .


3) Виконаємо z-перетворення Z


4) Отримаємо передаточну функцію розімкненої САК в z-формі:



5) Передаточна функція замкнено САК:


Ф(z) = .


3. Визначимо передатні функції розімкненої та замкненої САК відносно вхідного сигналу для двох значень періоду квантування Тк
= 0,2, Тк
= 0,8:


а) при Тк
= 0,2:


1) передаточна функція розімкненої САК:



2) передаточна функція замкненої САК:


Ф(z) =


б) при Тк
= 0,8:


1) передаточна функція розімкненої САК:



2) передаточна функція замкненої САК:


Ф(z) = .


4. Визначимо аналітично перехідні характеристики ЦСАК Y(z) = Ф(z)*G(z), де G(z) = - зображення вхідного одиничного сигналу. Тобто


а) при Тк
= 0,2 Y(z) = .


б) при Тк
= 0,8Y(z) = .


5. Побудуємо графіки перехідних процесів, попередньо розклавши перехідні характеристики в ряд Лорана:


а) при Тк
= 0,2


_



_



_



_




Тобто C1
= 0,01967, C2
= 0,077, C3
= 0,1686, C4
= 0,2839, C5
= 0,4176. За цими даними побудуємо графік-гістограму перехідного процесу (рис. 1.2).



Рис. 1.2. Перехідна характеристика досліджуваної ЦСАК з періодом квантування Тк
= 0,2


б) при Тк
= 0,8


_



_



_



_



<
p>


Таким чином, C1
= 0,2997, C2
= 1,0353, C3
= 1,8233, C4
= 2,2118, C5
= 1,9358.


Побудуємо графік ЦСАК, враховуючи, що період квантування Тк
= 0,8 (рис. 1.3).



Рис. 1.3. Перехідна характеристика досліджуваної ЦСАК з періодом квантування Тк
= 0,8


6. Проведемо моделювання цифрової та неперервної САК із використання MatLab:


» k=4


k = 4


» T=4


T = 4


» w0=tf([k],[T 1 0])


Transfer function:


4


---------


4 s^2 + s


» wz1=c2d(w0,0.2)


Transfer function:


0.01967 z + 0.01935


----------------------


z^2 - 1.951 z + 0.9512


Sampling time: 0.2


» wz2=c2d(w0,0.8)


Transfer function:


0.2997 z + 0.2804


----------------------


z^2 - 1.819 z + 0.8187


Sampling time: 0.8


» Fz1=wz1/(wz1+1)


Transfer function:


0.01967 z^3 - 0.01904 z^2 - 0.01904 z + 0.0184


----------------------------------------------


z^4 - 3.883 z^3 + 5.691 z^2 - 3.731 z + 0.9232


Sampling time: 0.2


» Fz2=wz2/(wz2+1)


Transfer function:


0.2997 z^3 - 0.2647 z^2 - 0.2645 z + 0.2295


----------------------------------------------


z^4 - 3.338 z^3 + 4.681 z^2 - 3.243 z + 0.8999


Sampling time: 0.8


» Step(Fz1,60)


» Step(Fz2,60)


» F0=w0/(w0+1)


Transfer function:


16 s^2 + 4 s


-----------------------------


16 s^4 + 8 s^3 + 17 s^2 + 4 s


» Step(F0,20)



Приведемо графіки перехідних процесів, отримані за допомогою програмного пакету MatLab.



Рис. 1.4. Перехідна характеристика досліджуваної ЦСАК отримана за допомогою MatLab, період квантування Тк
= 0,2



Рис. 1.5. Перехідна характеристика досліджуваної ЦСАК отримана за допомогою MatLab, період квантування Тк
= 0,8



Рис. 1.6. Перехідна характеристика неперервної САК


Висновок


Виконуючи дану роботу, ми провели дослідження цифрових систем автоматичного керування. Я переконалася в правильності власних теоретичних розрахунків, порівнюючи отримані результати з результатами обчислень в програмі MatLab. Виявилося, що зі збільшенням періоду дискретизації цифрової САК правильність роботи системи страждає, тобто якість системи погіршується. Виконуючи лабораторну роботу, я також закріпила навички z-перетворення Лапласа функцій.

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Дослідження перехідних характеристик цифрових САК

Слов:655
Символов:5703
Размер:11.14 Кб.