ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

4.1 Ознакомиться с разделом 1.

4.2 Изучить разделы 2 и 3.

4.3 Ознакомиться со структурной схемой САР угловой скорости шпинделя, показанной на рисунке 12. Список обозначений физических величин приведен в Приложении А.

 

Рисунок 12 - Схема структурная САР угловой скорости

4.4 Перечертить структурную схему САР в отчет.

4.5 Перечертить в отчет таблицу 1 (Приложение Б), указав в ней параметры САР в соответствии с названным преподавателем вариантом.

4.6 Получить методом сверки основную передаточную функцию САР Ф(з).

4.7 Привести полученное выражение Ф(з) к типовому виду (23).

4.8 Рассчитать коэффициенты передаточной функции a и bj. Результаты занести в отчет.

4.9 Записать уравнения состояния САР (1).

4.10 Сформировать матрицы А, В, С и D согласно варианту, указанному в таблице 2 (см. Приложение В). Результат занести в отчет.

4.11 Создать в MATLAB ss-модель САР с помощью функции ss(A,B,C,D) в соответствии со Script 1.

4.12 Построить переходную характеристику CAP h(t) с помощью функции step. Результат занести в отчет (перечертить, распечатать).

4.13 Разработать схему S-модели САР согласно указанному каноническому представлению (см. задание 4.10).

4.14 Создать в SIMULINK S-модель САР. Схему модели занести в отчет (перечертить, распечатать).

4.15 Построить переходную характеристику CAP h(t).

4.16 Сравнить полученную характеристику с аналогичной характеристикой, построенной в режиме командной строки MATLAB. Сделать устное заключение о взаимном соответствии названных характеристик.

4.17 Закрыть SIMULINK. Закрыть MATLAB. Выключить ПК.

 

СВЕДЕНИЯ ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СИСТЕМЫ MATLAB

 

Методические указания к выполнению данной работы опираются на систему MATLAB 6.0 (Release 12) с пакетом расширения Control System Toolbox 5.0 и Simulink 4.0.

 

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

 

6.1 Цель работы.

6.2 Структурная схема САР, см. рисунок 12.

6.3 Параметры динамических звеньев, см. задание 4.5.

6.4 Основная ПФ системы Ф(з), см. задания 4.6 - 4.8.

6.5 Уравнения состояния САР.

6.6 Матрицы А, В, С, и D, см. задание 4.10.

6.7 Переходная характеристика CAP h(t), см. задание 4.12.

6.8 Схема S-модели САР.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

7.1 Каковы особенности математического описания САУ с помощью переменных состояния?

7.2 Каковы отличительные особенности уравнения состояния САУ?

7.3 Каковы особенности уравнения наблюдения САУ?

7.4 Какие формы записи уравнений состояния называют каноническими?

7.5 Какова сущность метода построения математической модели САУ типа «вход-состояние-выход» по основной передаточной функции САУ?

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Александров А.Г. и др. Справочник по теории автоматического управления.-М.: Наука, 1987.- С. 19-44.

2. Андреев Ю.Н. Управление конечномерными линейными объектами.- М.: Наука, 1976.-С. 160-172.

3. Андриевский Б.Р., Фрадков А.Л. Избранные главы теории автоматического управления с примерами на языке MATLAB.- СПб.: Наука, 1999.- С. 15-34, 67-79.

4. Атанс М., Фалб П. Оптимальное управление. - М.: Машиностроение, 1968.-С.165-177.

5. Воронов А.А. Устойчивость, управляемость, наблюдаемость. - М.: Наука. 1979. -С. 34-43.

6. Гудвин Г.К. и другие Проектирование систем управление.- М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004. - С.70-74.

7. Деруссо П. и другие. Пространство состояний в теории управления для инженеров. - М.: Наука, 1970. - С.328-357.

8. Дорф Р.,Бишоп Р. Современные системы управления.-М.: Лаборатория базовых знаний.-2002.-С.139-175.

9. Дебни Дж., Харман Т. Simulink 4. Секреты мастерства. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003. - С. 32-39.

10. Иванов В.А. и другие. Математические основы теории автоматического регулирования. - М.: Высш. шк., 1971.- С. 34-39.

11. Иващенко Н.Н. Автоматическое регулирование. - М.: Машиностроение, 1978.-С. 276-282.

12. Квакернаак X., Сиван Р. Линейные оптимальные системы управления. - М.: Мир, 1977.-С. 13-36, 101-104.

13. Крутько П.Д. и другие. Алгоритмы и программы проектирования автоматических систем. - М.: Радио и связь, 1988. - С. 8-20.

14. Лазарев Ю.Ф. MATLAB 5.X..-K.: Издательская группа BHV,2000.-C.180-182.

15. Медведев B.C., Потемкин В.Г. Control System Toolbox. MATLAB 5 для студентов. -М.: ДИАЛОГ _ МИФИ, 1999.-287 С.16-17, 49-50, 67.

16. Методы классической и современной теории автоматического управления: Учебник в 3-х т. Т.1: Анализ и статистическая динамика систем автоматического управления /Под ред. Н.Д. Еупова. - М.: Изд-во МГТУ, 2000. -С. 40-46.

17. Пантелеев А.В., Бортаковский А.С. Теория управления в примерах и задачах. - М.: Высш. шк., 2003. - С. 40-46.

18. Первозванский А.А. Курс теории автоматического управления. - М.: Наука, 1986.-С. 250-256.

19.Сидоров В.П. Математические модели «вход-состояние-выход» в задачах теории автоматического управления. - М.: Изд-во МАИ, 1990. - С.4-22, 28-32.

20. Смит Дж. Математическое и цифровое моделирование для инженеров и исследователей. - М.: Машиностроение, 1980. - С. 60-66.

21. Солодовников В.В. и другие. Основы теории и элементы систем автоматического регулирования. -М.: Машиностроение, 1985. - С. 82-84, 100-101.

22. Стрейц В. Метод пространства состояний в теории дискретных линейных систем управления. - М.: Наука, 1985. - С. 10-26.

23. Сю Д., Мейер А.. Современная теория автоматического управления и ее применение. - М.: Машиностроение, 1972. - С. 26-41.

24. Ту Ю.. Современная теория управления. - М.: Машиностроение, 1971. - С.80-100.

25. Филлипс Ч., Харбор Р.. Системы управления с обратной связью. - М.: Лаборатория базовых знаний, 2001. - С. 72-104.

 

Приложение А

(справочное)

 

К - коэффициент передачи (усиления) П- регулятора;

R - сопротивление цепи якоря двигателя постоянного тока (ДПТ);

T - электромагнитная постоянная времени цепи якоря ДПТ, Т = L /R .;

l - индуктивность цепи якоря ДПТ;

С , - электромагнитная постоянная ДПТ;

С , -электромеханическая постоянная ДПТ;

Т_м - механическая постоянная времени электропривода; T_M=J ;

J - суммарный момент инерции электропривода, J = Jд + Jш+ Jг;

Jд - момент инерции ДПТ;

Jш - момент инерции шпинделя

Jг- момент инерции тахогенератора;

- коэффициент трения;

Uзад(t) - задающее воздействие, Uзад(t) =l(t);

ε(t) - ошибка регулирования (рассогласование), ε(t)= Uзад(t)- Uтг(t)

Uтг(t) - напряжение тахогенератора, Uтг(t)=k_Tгω;

U_A(t) - напряжение цепи якоря ДТП;

e(t) - противо-ЭДС, e(t)= C_еω(t);

i (t) - ток цепи якоря ДТП;

M_Bp(t) - вращающий момент ДТП, M_Bp(t)= С iA(t));

M_c(t) - момент сопротивления вращению, Mc(t)= ( (t);

M_Hагр(t)—нагрузочный момент, обусловленный процессом резания.

 

Приложение Б

(справочное)

 

 

Вариант	К	R , Ом	l , Гн	С ,	С ,	J ,	, Нм
		1.00	0.50	0.01	0.01	0.01	0.10
		1.00	0.50	0.01	0.01	0.02	0.20
		1.00	0.50	0.01	0.01	0.03	0.10
		1.00	0.50	0.01	0.01	0.04	0.20
		1.00	0.50	0.01	0.01	0.05	0.10
		1.00	0.50	0.01	0.01	0.06	0.20
		1.00	0.50	0.01	0.01	0.07	0.10
		1.00	0.50	0.01	0.01	0.08	0.20
		1.00	0.50	0.01	0.01	0.09	0.10
		1.00	0.50	0.01	0.01	0.10	0.20
		1.00	0.50	0.01	0.01	0.11	0.10
		1.00	0.50	0.01	0.01	0.12	0.20
		1.00	0.50	0.01	0.01	0.13	0.10
		1.00	0.50	0.01	0.01	0.14	0.20
		1.00	0.50	0.01	0.01	0.15	0.10

 

 

Приложение В

(справочное)

 

Вариант	Каноническая форма уравнения состояния
	Первая управляемая каноническая форма
	Вторая управляемая каноническая форма (УКП)
	Первая наблюдаемая каноническая форма (НКП)
	Вторая наблюдаемая каноническая форма
	Каноническая форма Жордана