Исследование свойств звена при охвате обратной связью

Лабораторнаяработа

по основам теорииуправления

«Исследованиесвойств звена при охвате обратной связью»
 
Красноярск 2010

Введение
Исследоватьизменение динамических характеристик, типовых звеньев системы автоматическогоуправления (САУ) при охвате обратной связью.
Обратнаясвязь – связь, при которой на вход регулятора подается действительное значениевыходной переменной, а также заданное значение регулируемой переменной.
– жесткая– такая ОС, при которой на вход регулятора поступает сигнал пропорциональныйвыходному сигналу объекта в любой момент времени.
– гибкая– такая ОС, при которой на вход регулятора поступает не только сигналпропорциональный выходному сигналу объекта, но и сигнал пропорциональныйпроизводным выходной переменной.
Обратнаясвязь может быть как положительной, так и отрицательной. Отрицательная обратнаясвязь (ООС) действует в сторону уменьшения отклонений текущих значенийкоординат объекта от их предшествующих значений, а положительная обратная связь(ПОС) действует в сторону увеличения. Следовательно, ООС позволяет строитьнаиболее точные САУ, так как несёт в себе информацию обо всех измененияхрегулируемой величины; ПОС служит для изменения внутренних свойств отдельныхзвеньев САУ.

Соединениеобратной связью
 
/>
Обозначимсигналы во внутренних точках схемы Z и V.
/>
связьобратный охват динамический
В итоге /> отсюда получаемвыражение для передаточной функции соединения обратной связью:
/>
«+» – относитьсяк отрицательной обратной связи
«–» – относитьсяк положительной обратной связи
По степенииспользования информации об объекте различают:
· Разомкнутые системы управления;
· Замкнутые системы управления.
Приразомкнутой системе – воздействии на объект осуществляется по заданнойпрограмме вне зависимости от результатов управления в предыдущий периодвремени.
Схема разомкнутой системы управления показана на рис. 1.

/>
Рис. 1
На этомрисунке приняты следующие обозначения:
X – наборвеличин, характеризующих состояние объекта;
Y – наборвеличин, определяющих доступную для наблюдения информацию об объекте;
U – наборуправляющих воздействий;
О – неконтролируемые внешние воздействия, которые рассматриваютсякак возмущения и помехи;
J – критерий,характеризующий степень достижения цели управления.
Замкнутыесистемы управления – используют информацию о результатах управления и формируютуправляющее воздействие в зависимости от того, насколько достигается цельуправления, в этих системах объект и элементы системы управления образуютконтуруправления (см. схему соединения обратной связью).
 
Исследованиеизменений частотных характеристик звеньев
Если задана передаточная Функция W(S), то путём подставки S=jw получаем частотную передаточную функцию W (jw), которая является комплексным выражением т.е.
/>,
А(w) – вещественная составляющая
К(w) – мнимая составляющая.
Частотная передаточная функция может быть представлена в показательнойформе:
/>
где /> – модуль;
/>– аргумент частотной передаточной функции.
Функция М(w), представленная при изменении частоты от 0до ¥ получило название амплитудной частотной характеристики (АЧХ).
Функция j(w), представленная при изменении частоты от 0 до ¥называется фазовой частотной характеристикой (ФЧХ). Для анализа поведения системы в большом диапазоне частот удобно вкачестве аргумента частотных характеристик рассматривать не частоту ω, а ее десятичный логарифм ω 10 log.
Порядоквыполнения работы
Интегрирующеезвено
– дифференциальноеуравнение: />
– переходнаяфункция: />
– передаточнаяфункция: />
/>

/>
Обратнаясвязь интегратора
/>
 
/>
Апериодическоезвено
– дифференциальноеуравнение: T/> + y= ku
– переходнаяфункция: />
– передаточнаяфункция: />

/>
Обратнаясвязь апериодического звена
/>
Колебательноезвено
– дифференциальноеуравнение: T2 /> + 2 dT/> + y= ku
– передаточнаяфункция: />

/>
Обратнаясвязь колебательного звена
/>
Расчётчастотных характеристик звеньев
1. Интегрирующее звено
/> /> k=3

/>
/>
/>
Т.к. действительнаячасть =0, то />считаем
/>
Угол будет= -/>
/>

/>
2.Апериодическое звено
/> /> />
/>
/>

3.Колебательное звено
/>/>
/>
/>
=/>
/>
/>
/>

/>
Обратная отрицательная связь апериодического звена
/>
/>
/>

/>
/>
В даннойлабораторной работе было исследовано изменение динамических характеристиктиповых звеньев системы автоматического управления (САУ) при охвате обратнойсвязью. Для исследования динамических характеристик, были использованы входныепараметры звеньев из лабораторной работы №1.
1) АЧХ интегрирующего звена убывает, а ФЧХ постоянно.
2) ФЧХ апериодического звена убывает, имея пик приблизительно в />, АЧХ вначале постоянно, затем начинает убывать со значения />.
3) АЧХ колебательного звена падает с />, ФЧХ имеетпик убывания в значении />.
Для защитыя построил в VISSIM схему обратной связи интегратора с апериодическим звеном,рассчитал для этой схемы АЧХ и ФЧХ, по полученным данным построил графики в EXCEL. Графики EXCEL и VISSIM сошлись, следовательно,обратная связь посчитана верно.