Автор работы: Пользователь скрыл имя, 11 Мая 2015 в 03:41, лабораторная работа
Цель работы: освоение методов проектирования регулятора для одномерной линейной непрерывной системы с помощью среды MATLAB.
Министерство науки и образования Украина
Днепропетровский национальный университет им. Олеся Гончара
Факультет физики, электроники и компьютерных систем
Кафедра автоматизированных систем обработки информации
Лабораторная работа № 4
Проектирование регулятора для линейной системы
Выполнила
ст. гр. КС-11-1
Толмачёва Е.В.
Проверил
Архипов А.Д.
Днепропетровск, 2014
Лабораторная работа №4.
«Проектирование регулятора для линейной системы»
Цель работы: освоение методов проектирования регулятора для одномерной линейной непрерывной системы с помощью среды Matlab.
Описание системы
В работе рассматривается система стабилизации судна на курсе. Ее структурная схема показана на рисунке 1.
Рис.1. Структурная схема системы стабилизации судна на курсе.
Ход работы:
>> K=0.08;TR=1;Ts=19.2;Toc=5;
>> P=tf(K,[Ts 1 0]) %передаточная функция модели судна
P =
0.08
------------
19.2 s^2 + s
>> R0=tf (1,[TR 0]) %передаточная функция интегрирующего звена
R0 = 1/s
>> R=feedback (R0,1) %передаточная функция рулевого устройства с обратной связью
R = 1/(s+1)
>> G=P*R %последовательное соединение объекта с приводом
G =
0.08
-----------------------
19.2 s^3 + 20.2 s^2 + s
>> step (G) % передаточная характеристика данной модели
Рис.2. Передаточная характеристика данной модели
>> H=tf(1,[Toc 1]) %передаточная функция измерительного устройства
H = 1/(5s+1)
>> L=G*H % передаточная функция разомкнутого контура
L =
0.08
------------------------------
96 s^4 + 120.2 s^3 + 25.2 s^2 + s
>> bode(L) % ЛАФЧХ разомкнутого контура
Рис.3. ЛАФЧХ разомкнутого контура
Запустим модуль SISOTool, где SISO – Single Input Single Output, система с одним входом и выходом. Импортируем передаточные функции G, как модель объекта, H – как модель датчика, а C оставим без изменений, равный 1 (рис.4).
Рис.4.
Отключим изображение корневого годографа так, чтобы в окне осталась только ЛАФЧХ (рис.5).
Рис.5.
Для того, чтобы сразу увидеть изменения переходных процессов, запустим LTIViewer (рис.6). Оставим только график переходного процесса на выходе(рис.7). Определим перерегулирование и время переходного процесса 1 (рис.8).
Рис.6.
Рис.7.
Рис.8.
Введем следующие передаточные функции.
>> Tv=1;
>> Cpd=1+tf
([Ts 0],[Tv 1]) % передаточная функция пропорционально-
Cpd =
20 s + 1
--------
s + 1
Перейдём в окно SISOTool. Импортируем регулятор Cpd как базовую модель для блока C (рис.9).
Рис.9
Экспортируем полученный регулятор в рабочую область Matlab (рис.10).
Рис.10
Найдем передаточную функцию замкнутой системы.
>> W=C*G/(1+C*G*H) % передаточная функция полученной замкнутой системы
W =
0.036842 s (s+0.05) (s+0.05263)
(s+0.25) (s+0.5) (s+1)
------------------------------
s (s+1) (s+0.9721) (s+0.6084)
(s+0.5) (s+0.05263)
(s+0.04783) (s^2 + 0.1743s + 0.01628)
>> W=minreal (W) % минимальная реализация передаточной функции W.
W =
0.036842 (s+0.05) (s+0.25)
------------------------------
(s+0.9721) (s+0.6084) (s+0.04783)
(s^2 + 0.1743s + 0.01628)
>> pole (W) % опередим полюса передаточной функции замкнутой системы
ans =
-0.9721 + 0.0000i
-0.6084 + 0.0000i
-0.0871 + 0.0932i
-0.0871 - 0.0932i
-0.0478 + 0.0000i
>> dcgain (W) % коэффициент усиления системы в установившемся режиме
ans = 1.0000
>> Wu=minreal (C/(1+C*G*H)) % минимальная реализация передаточной функции замкнутой системы от входа к сигналу управления (выходу регулятора)
Wu =
20 s (s+0.05) (s+0.05263)
(s+0.25) (s+0.5)
------------------------------
(s+0.9721) (s+0.6084) (s+0.04783)
(s^2 + 0.1743s + 0.01628)
>> step (Wu) % изменение сигнала управления при единичном ступенчатом входном сигнал(рис.11)
Рис.11.
Вывод: научилась строить модели соединений линейных звеньев и использовать модуль SISOTool для проектирования простейших регуляторов.
Информация о работе Проектирование регулятора для линейной системы