РефератыПромышленность, производствоАнАнализ САУ с помощью MATLAB и SIMULINK

Анализ САУ с помощью MATLAB и SIMULINK

Анализ САУ с помощью MATLAB и SIMULINK


-Построение временных характеристик с помощью пакета Control
System


В качестве примера выберем апериодическое звено первого порядка



Для построения временных характеристик с помощью пакета Control
System
используются функции step
иimpulse
.


Последовательность действий следующая:


1) Задается описание системы:


- в виде передаточной функции с помощью функции tf
:


>> sys = tf ([10], [2 1])


Transfer function:


10


(2
s
+ 1)


Параметрами функции tf
являются вектора коэффициентов числителя и знаменателя.

- в виде полюсов, нулей и коэффициента передачи передаточной функции с помощью функции zpk
:


>> sys = zpk ([ ], [-0.5], 5)


Zero/pole/gain:


5


(
s
+ 0.5)


Параметрами функции zpk
являются вектора нулей, полюсов и коэффициент передачи.

- в пространстве состояний с помощью функции ss
:


>>
sys
=
ss
([-0.5], [2], [2.5], [0])


Параметрами функции ss
являются матрицы состояния системы A,

B,

C,

D.

2) Строится соответствующая временная характеристика:


- переходная – с помощью функции step
:


>>
step
(
sys
)


- импульсная (весовая) – с помощью функции impulse
:


>>
impulse
(
sys
)


-Построение переходной характеристики с помощью SIMULINK


Для определения переходной характеристики САУ необходимо в SIMULINK построить модель системы, к входу подключить блок единичного скачка Step
, а к выходу – блок осциллографа Scope
.
При анализе параметров переходного процесса необходимо учитывать, что по умолчанию в блоке Step
время скачка – 1 с
, а не 0 с
.


Импульсную характеристику нельзя получить с помощью SIMULINK, так как блок, формирующий δ-функцию, отсутствует, а его моделирование путем дифференцирования единичного скачка дает большую погрешность.


-Построение частотных характеристик САУ с помощью


пакета Control
System


Исходными данными для построения является любое описание системы, применяемые в MATLAB:


- передаточная функция:


>>
sys
=
tf
([10], [2 1])


Transfer function:


10


(2 s + 1)


- полюсы, нули и коэффициент передачи передаточной функции:


>> sys = zpk ([ ], [-0.5], 5)


Zero/pole/gain:


5


(
s
+ 0.5)


- описание в пространстве состояния:


>>
sys
=
ss
([-0.5], [2], [2.5], [0])


- описание в виде модели SIMULINK.


Логарифмическая амплитудная и фазовая частотные характеристики строятся в Control
System
с помощью функции bode:


>>
bode (
sys)


В качестве параметра задается имя описания системы (передаточной функции). При этом диапазон частот для построения графиков выбирается автоматически. Если выбранный диапазон частот не удовлетворяет поставленным требованиям, его можно задать (0.01…1000 Гц):


>>
bode (
sys, (0.01 1000))


Амплитудно-фазовая частотная характеристика (АФЧХ) строится с помощью функции nyquist:


>>
nyquist (
sys)


или, для требуемого диапазона частот

<
br />

>>
nyquist (
sys, (0.01 1000))


Следует отметить, что АФЧХ строится как для положительных, так и для отрицательных частот.


-Преобразование модели SIMULINK в модель Control
System
MATLAB


Модель в виде структурной схемы в SIMULINK является более простым и наглядным представлением системы, чем в виде передаточных функций в Control
System
. В тоже время Control
System
представляет широкие возможности по анализу САУ. Поэтому часто возникает задача преобразования структурной схемы SIMULINK в модель Control
System
.
Рассмотрим алгоритм такого преобразования.


1) Создание структурной схемы в
SIMULINK.Рекомендуется сначала создать схему для моделирования, затем преобразовать ее в схему для анализа. Для этого необходимо отключить задающее воздействие, к входу системы подключить входной порт, а к выходу – выходной порт (блоки In
; Out
); разорвать главную обратную связь при анализе устойчивости.





Пример исходной и преобразованной системы приведен на рис. 4.2, рис. 4.3.

Рис. 4.2. Исходная модель








Рис. 4.3. Преобразованная модель

2) Извлечение информации из модели
:


>> [A,B,C,D
] = linmod (‘untitled’)


A
=


-0.5000


B
=


1


C
=


5


D
=


0


С использованием функции linmod
получается описание модели в пространстве состояний с помощью матриц состояния A

,

B

,

C

,

D

.
В качестве параметра функции linmod
указывается имя модели (оно указано в заголовке окна модели).


3) Преобразование матриц состояния в модель Control
System
:


<<
sys = ss
(A,B,C,D
)


a =


x1


x1 -0.5


b =


u1


x1 1


c =


x1


y1 5


d =


u1


y1 0


Continuous – time mode1.


Параметрами функции ss
являются матрицы состояния; sys

имя получаемой модели.


Полученная модель может использоваться для построения временных и частотных характеристик динамических системы:


<< step
(
sys
)
;grid
(grid
– отображение сетки графика);


<< impulse(sys)
; grid


<< bode(sys)
; grid


<< nyquist(sys)
; grid


Литература


1. Дьяконов В., Круглов В. MATLAB. Анализ, идентификация и моделирование систем. Специальный справочник. – СПб.: Питер,


2002. – 448с.


2. Дьяконов В. П. Справочник по применение системы PCMATLAB. – М.: Наука, Физматлит, 1993.


3. Дьяконов В. П. Компьютерная математика. Теория и практика. – М.: Нолидж, 2001.


4. Дьяконов В., Новиков Ю., Рычков В. Компьютер для студента; Самоучитель. – СПб: Питер, 2000.


5. Потемкин В. Г. MATLAB. Справочное пособие. - М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1997.


6.Потемкин В. Г. MATLAB 5 для студентов. - М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1998.


7. Потемкин В. Г. Система инженерных и научных расчетов


MATLAB 5.x. Том 1 и 2..- М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1999.


8. Дьяконов В. П., Абраменкова И. В. MATLAB 5. Система символьной математики. – М.: Нолидж, 1999.


9. Дьяконов В. П. MATLAB. Учебный курс. – СПб: Питер, 2000.


10. Дьяконов В. П., Абраменкова И. В., Круглов В. В. MATLAB 5.3.1 с пакетами расширений. – М.: Нолидж, 2001.

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

Название реферата: Анализ САУ с помощью MATLAB и SIMULINK

Слов:965
Символов:8195
Размер:16.01 Кб.