Изучение среды VisSim 3.0 и ее применения для расчета систем управления. Изучение расчета одноконтурной САР в среде VisSim 3.0

Красноярская государственная академия цветных металлов и золота

Кафедра автоматизации производственных процессов

ЦМ	Дисциплина “Системы Автоматизации” Красноярск  2002 г.

Лабораторная работа № 2

«Изучение среды VisSim 3.0 и ее применения для расчета
систем управления.
Изучение расчета одноконтурной САР в среде VisSim 3.0»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с возможностями и назначением VisSim 3.0.

2. Изучить построение переходного процесса (ПП) в одноконтурной САР.

3. Освоить настройку и анализ одноконтурных САР в среде VisSim 3.0.

Методика выполнения работы

1. Изучить теоретические сведения о VisSim 3.0.

2. Изучить основы работы с VisSim.

3. Построить ПП в одноконтурной САР, выполняя пункты приведенного примера.

4. Выполнить задание по моделированию САР в соответствии с вариантом.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Среда VisSim является средством для создания, моделирования и анализа систем управления. VisSim имеет большой набор типовых блоков основных элементов систем управления, как линейных, так и нелинейных. Связь между блоками на структурной схеме – диаграмме может устанавливаться с помощью скалярных, векторных величин или матриц. В VisSim есть возможность создавать пользователем блоки за счет укрупнения типовых либо описания алгоритма их работы на языках программирования высокого уровня. С помощью набора блоков можно легко создать структурную схему одноконтурной или каскадной системы автоматического регулирования (САР). Для анализа функционирования моделируемой САР в VisSim предусмотрена возможность построения графика расположения корней, диаграммы Найквиста (АФХ системы), графиков Боде (АЧХ и ФЧХ).

Анализ Найквиста – метод частотной характеристики для определения абсолютной и относительной устойчивости систем регулирования с обратной связью. Анализ Боде  включает в себя графические представления амплитуды и фазы как функции частоты. Запас устойчивости по амплитуде и по фазе  часто определяется по графикам Боде.Графики Боде могут также использоваться для технических требований и проектирования компенсаторов.

Для анализа работы моделируемой системы в VisSim предусмотрена возможность построения переходных процессов при возмущении по нагрузке или при возмущении по заданию. Кроме того, в VisSim есть возможность оптимизации настроек ПИД-регулятора.

Основы работы с VisSim

Работа с окном VisSim

Окно среды VisSim состоит из следующих частей (рис. 1):

1. Титульная строка, содержащая название открытой диаграммы. Название диаграммы по умолчанию – Diagram 1.

2. Панель инструментов с пиктограммами, наиболее часто используемых команд.

3. Дерево диаграмм.

4. Строка статуса.

5. Строка меню, состоящая из шести основных меню: File (Файл), Edit (Правка), Simulate (Моделирование), Blocks (Блоки), Analyze (Анализ) View (Вид) и Help (Помощь). Щелчок на имени меню показывает список команд или блоков.

6. Поле диаграммы.

В строке статуса показана информация о моделируемой диаграмме, а именно: диапазон моделирования, алгоритм интегрирования, размер шага, неявный решатель. По окончанию моделирования будет показано время моделирования.

Дерево диаграмм – это схема составных блоков диаграммы. Вершина дерева диаграмм представляет собой самый верхний уровень диаграммы. Ниже расположены названия блоков, скрытых в диаграмме. Сложная диаграмма может иметь много уровней – составных блоков. Для просмотра дерева диаграмм нужно нажимать на значок плюса рядом с названием уровня диаграммы.

Работа с блоками

В VisSim модели системы строятся в форме блочных диаграмм.

Блоки  являются основным компонентом проектирования систем. Каждый блок представляет собой определенную математическую функцию. Функция у блока может быть простой, как функция синуса, или сложной, как сочетание 15-ти передаточных функций.

VisSim предлагает более  90 блоков для линейного, нелинейного, непрерывного, дискретного, зависящего от времени, и гибридного проектирования системы.

Блоки классифицированы в следующие подменю:

– анимация;

– аннотация;

– арифметика;

– булевские функции;

– DDE блоки;

– интегральные блоки;

– линейные системы;

– матричные операции;

– нелинейные блоки;

– блоки оптимизации;

– генератор случайных величин;

– блоки приема сигнала;

– блоки задания сигнала;

– блоки запаздывания;

– тригонометрические функции.

Кроме того, VisSim имеет три блока со  специальными целями:  embed, expression и userFunction.

Если при проектировании возникает потребность в каком-либо блоке, которого нет в VisSim, то предусмотрена возможность создания пользовательского блока описанием его алгоритма работы на языках C, Фортран, или Паскаль.

Любой блок состоит из входного зажима, выходного зажима и символа, обозначающего функцию блока (рис.2).