Моделирование САУ. Работа с пакетом Control System Toolbox. Навыки моделирования САУ с использованием М-файлов и в пакете Simulink

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П. О. СУХОГО

Факультет автоматизированных и информационных систем

Кафедра «Информатика»

ОТЧЕТ   ПО   ЛАБОРАТОРНОЙ   РАБОТЕ   № 7

по дисциплине «Компьютерные методы инженерного моделирования»

на тему: Моделирование САУ. Работа с пакетом Control System Toolbox.

Выполнил:      студент гр. ИТ-32

Принял:           преподаватель

Дата сдачи отчета:         _____________________

Дата допуска к защите: _____________________

Дата защиты:                 _____________________

Гомель 2012

       Лабораторная работа №7

Моделирование САУ. Работа с пакетом ControlSystemToolbox.

Цель работы: Получить навыки моделирования САУ с использованием М-файлов и в пакете Simulink, научиться применять функции пакета Control System Toolbox для анализа моделей САУ, выполнять графическую интерпретацию полученных результатов.

Порядок выполнения работы

Изучить теоретические сведения по конспекту лекций.

Практическая часть

1.   Создать модели типовых звеньев САУ:

- интегрирующего,

- дифференцирующего (реального),

- апериодического второго порядка,

- колебательного.

Параметры типовых звеньев задаются самостоятельно.

2.    Для каждого звена определить следующие  характеристики: переходную функцию, АЧХ, ФЧХ, АФЧХ (построить графики переходного процесса, диаграммы Боде и Найквиста).

3.    Для колебательного звена определить по АЧХ значение максимальной амплитуды и частоты, при которой она достигается.

4.    С помощью обозревателя ltiview  построить временную и частотные характеристики апериодического и колебательного звена в одном окне.

5.    Система описывается передаточной функцией вида:

Необходимо подобрать такие значения A, B, C, чтобы система была а) устойчива, б) неустойчива.

Построить график переходной характеристики и карту полюсов, подтверждающие правильность выбора коэффициентов.

Сделать вывод о том, как влияет параметр K на вид переходной характеристики системы.  

6.    С использованием М-файла и Simulink создать модель, вид которой приведен в приложении А. Получить  временную и частотные характеристики модели, сравнить их. Параметры системы подобрать самостоятельно

7.    Определить, будет ли система (модель п.5) устойчива по корням характеристического уравнения. Доказать полученные выводы графически.

8.    Модель динамической системы задана передаточной функцией вида:

Подобрать оптимальное значение коэффициента k динамической системы с использованием Signal Constraint. В качестве критериев оптимизации выбрать амплитуду выходного сигнала и количество перерегулирований, их значения подобрать самостоятельно.

Листинг программы  в Matlab:

KMIM_Laba_07_01_05.m

%..1.Создать модели типовых звеньев САУ: - интегрирующего,- дифференцирующего (реального),- апериодического второго порядка, - колебательного. Параметры типовых звеньев задаются самостоятельно.

disp('___________Вариант_7_____________')

clear all;            %..Очистка_перменных

close all;            %..закрытие_окон

k=7;                  %..Параметр_системы

t1=1;                 %..Параметр_системы

t2=8;                 %..Параметр_системы

disp(' ______________________Исходные_данные____________________ ');          %..вывод_в_командное_окно

disp('|         k        |        t1        |        t2         |');          %..вывод_в_командное_окно

fprintf('| %16.8g | %16.8g | %17.8g |\n',k,t1,t2); %..вывод_в_командное_окно_значений_исходные_данных

disp('|__________________|__________________|___________________|');          %..вывод_в_командное_окно

w1=tf(k,[1 0]);             %..Интегрирующае_звено

w2=tf([k*t1 0],[t1 1]);     %..Дифференцирующее_звено

w3=tf(k,[t1^2 t2 1]);       %..Апериодическое_звено_второго_порядка

w4=tf(k,[t2^2 t1 1]);       %..Колебательное_звено

%..2. Для каждого звена определить следующие  характеристики: переходную функцию, АЧХ, ФЧХ, АФЧХ (построить графики переходного процесса, диаграммы Боде и Найквиста).

%..Характеристики_Интегрирующего_звена

figure(1);                          %..создаем_графическое_окно

clf();                              %..очистка_графического_окна

step(w1);                                                         %..График_переходного_процесса_интегрирующего_звена

title('График Переходного процесса Интегрирующего звена');        %..служит_для_вывода_название_графика

grid;                               %..сетка

figure(2);                          %..создаем_графическое_окно

clf();                              %..очистка_графического_окна

bode(w1);                                                         %..График_диограммы_Боде_интегрирующего_звена

title('График диограммы Боде Интегрирующего звена');              %..служит_для_вывода_название_графика

grid;                               %..сетка

figure(3);                          %..создаем_графическое_окно