Графический интерфейс программы VisSim v5

Саратовский Государственный  Технический Университет

Энгельсский Технологический Институт

Кафедра «Техническая Физика и информационные технологии»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа по дисциплине

«Основы теории управления»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Энгельс 2013г.

Содержание

• Введение
• Лабораторная работа №1
• Лабораторная работа №2
• Лабораторная работа №3
• Лабораторная работа №4
• Лабораторная работа №5
• Лабораторная работа №6
• Лабораторная работа №7
• Лабораторная работа №8
• Индивидуальное задание №1
• Индивидуальное задание №2
• Звено 1
• а
• б
• Звено 3
• а
• б
• Звено 7
• а
• б
• Звено 11
• а
• б
• Вывод
• Список литературы

 

Введение

Данная курсовая работа содержит теоретическое и практические ознакомление с основами теории управления. Работа состоит из трех частей:

1. Четыре лабораторные работы в программной среде VisSim. Включает в себя знакомство с интерфейсом программы и освоение методов анализа линейных систем.
2. Четыре лабораторные работы в программной среде MatLab. Включает в себя изучение программных функций для анализа линейных систем.
3. Два индивидуальных задания закрепляющие полученные знания.

 

Лабораторная  работа №1

Цель: Ознакомиться с графическим интерфейсом программы VisSim v5, а также приобрести навыки создания и моделирования простейших структур, текстового и графического оформления диаграмм.

Задачи работы:

• изучение графического интерфейса VisSim;
• создание комментариев и этикеток;
• составление простейших диаграмм;
• сохранение выполненной работы, печать.

Ответы на вопросы:

1. Файл, Правка, Вид, Симуляция, Анализ, Блоки, Инструменты, Окно, Справка.
2. Чтобы создать этикетку нужно найти на главной панели Lable.
3. View -Fonts -Кириллица.
4. Нажать на этикетку правой кнопкой и нажать на «Цвет фона».
5. Blocks - Annotation -comment
6. Blocks - Signal Producer -sinusoid
7. Левой кнопкой мыши подтянуть выход ко входу.
8. Нужно подключить к нему синусоиду. Настройки: Опции (Настройка свойств), Метки, Оси, Оформление, Лучи
9. В Vissim’e: File - Save As - указать путь в папку Lab_Rab_1

10) Это блок отображения

11) Simulate - Simulation Setup -Step Size

12) Нажать на  осциллограф правой кнопкой и внизу опций будет максимальное кол-во точек

13) Свойство осциллографа- «График – в файл»

14) VisSim 6.0

 

Вывод: Ознакомился с графическим интерфейсом программы VisSim и научился создавай и моделировать простейшие схемы.

 

Лабораторная  работа №2

Цели работы: освоение методов анализа линейных систем с помощью программы VisSim, изучение основных характеристик типовых линейных звеньев.

Задачи работы:

• построение и анализ переходных характеристик интегратора, апериодического и колебательного звеньев.

 

Ответы на вопросы:

1. Построить и проанализировать переходные характеристики интегратора, апериодического и колебательного звеньев в программе VisSim.

2. Типовые звенья - это простые модели элементов сложных линейных систем и даже систем в целом.

3. Типовые звенья бывают:

• простейшие (пропорциональное звено, интегратор и дифференцирующее звено);
• звенья первого порядка (апериодическое или инерционное, инерционно-дифференцирующее, форсирующее и др.)
• звено второго порядка (колебательное и его частный случай - апериодическое второго порядка);
• звено третьего порядка (способное терять устойчивость, его можно назвать звеном Вышнеградского)
• звено запаздывания.

4.Типы характеристик звеньев:

• переходная характеристика - реакция звена на ступенчатое единичное воздействие ;
• передаточная функция, связывающая изображения входного и выходного сигналов линейного звена;
• комплексный коэффициент передачи, связывающий спектры входного и выходного сигналов линейного звена
• импульсная или весовая функция реакция звена на дельта-функцию Дирака .

5. Единичное ступенчатое воздействие - это воздействие, которое мгновенно возрастает от нуля до единицы и далее остается неизменным.

6.  Реакция звена во времени на ступенчатое единичное воздействие при нулевых начальных условиях называется переходной характеристикой (функцией), или кривой разгона.

7. Интегратор – звено, выходной сигнал  которого пропорционален интегралу по времени от входного сигнала.

8. Использовать блок plot, определять по заданному цвету.

9. Порядок определения переходной характеристики апериодического звена.

10.Порядок определения  переходной характеристики колебательного  звена. 

11. Изменить масштаб графика, включить отображение координатной сетки.

12. В свойствах блока plot.

13. В VisSim’е : File: Save as , выбрать папку с лабораторными работами, задать имя lab2, нажать save.

 

Вывод: Я освоил методы анализа линейных систем с помощью программы VisSim; изучил основные характеристики типовых линейных звеньев, а так же освоил построение и анализ переходных характеристик интегратора, апериодического и колебательного звеньев.

 

Лабораторная  работа №3

Цели работы: освоение методов анализа линейных систем с помощью программы VisSim; изучение частотных характеристик типовых линейных звеньев.

Задачи работы: построение и анализ логарифмических амплитудно-частотной (ЛАЧХ) и фазочастотной (ЛФЧХ) характеристик апериодического и колебательного звеньев.

 

 

Ответы на вопросы:

1)ЛАЧХ – это зависимость  двадцати логарифмов модуля комплексного  коэффициента передачи от частоты.

2)Фазочастотная характеристика (ФЧХ) звена это зависимость аргумента j(w) его комплексного коэффициента передачи от частоты. ФЧХ показывает, на какую величину отстанет по фазе синусоидальный сигнал некоторой частоты, пройдя линейное звено, от входного сигнала. Эта характеристика также может быть построена в логарифмической системе координат, в этом случае она называется ЛФЧХ.

3,4) Установить кириллицу. Выделить блок апериодического звена, нажав левую кнопку мыши за его пределами и расширив рамку до включения в нее блока. Отпустить кнопку. Блок станет черным. В меню: Analyze --> Frequecy Response. На рабочем пространстве появятся два графика, представляющие собой ЛАЧХ и ЛФЧХ. Растянуть их и поместить в правой части экрана друг под другом. Ввести сетку координат: plot --> двойной щелчок --> Grid Lines – установить флажок. Нажать OK. На верхнем графике, ЛАЧХ, установить по оси ординат значение в децибелах.

5)Обратно-пропорционально,  т. е. чем больше время, тем  меньше полоса пропускания и  наоборот.

6) -100

7).

 где, декремента затухания-z , k - коэффициент усиления; Т - постоянная времени апериодического звена, s - комплексный аргумент.

8) при z = 1

 

Вывод: Я освоил методы анализа линейных систем с помощью программы VisSim; изучил частотные характеристики типовых линейных звеньев. Так же построил и проанализировал логарифмические амплитудно-частотные (ЛАЧХ) и фазочастотные (ЛФЧХ) характеристики апериодического и колебательного звеньев.

 

Лабораторная  работа №4

Цель работы: изучение методов анализа устойчивости и коррекции линейной системы.

Задачи работы:

• построение модели линейной системы;
• анализ частотных характеристик;
• коррекция системы;
• построение годографа комплексного коэффициента передачи контура (годографа Найквиста) системы.

 

Исходные данные:

 

№ бригады	k1	k2	k3	T1	T2	T3	kос
1	7.00	7.20	2.40	0.02	0.50	6.20	0.24

 

Ответы на вопросы:

1) По критерию Найквиста для  устойчивости замкнутой системы  необходимо и достаточно, чтобы  годограф комплексного коэффициента  передачи разомкнутого контура  не охватывал на комплексной  плоскости точку с координатами (-1, j0). При этом необходимо, чтобы разомкнутый контур был устойчив.

В логарифмическом варианте формулировки критерия Найквиста для устойчивости системы необходимо и достаточно чтобы частота среза w_ср была меньше частоты wp.

2) Запас g устойчивости по фазе должен составлять 35⁰..65⁰ и более; запас L устойчивости по амплитуде должен быть 6..12..20 дБ и более; если система статическая, то усиление ее контура должно находиться в пределах 20..40 дБ.

3) Analyze - Frequency Response. Появятся графики ЛАЧХ и ЛФЧХ.

4) Выделить контур регулирования.  Объединить выделенные элементы  в один блок: Edit - Create Compound Block.

 

Вывод: Я изучил методы анализа устойчивости и коррекции линейной системы.

 

Лабораторная  работа №5

Функция fmin(fun x1 x2) это функция определяющая значение аргумента хMin функции fun из диапазона x1<=x<=x2

 

Код MatLab:

x=0:0.1:6 ; 

y=2.^x-4*x+6;

plot(x,y)

Результат:

Код MatLab:

x=0:0.1:6 ; 

y=2.^x-4*x+6;

plot(x,y)

x=fminbnd('2.^x-4*x+6',2,4)

y=2.^x-4*x+6

 

Результат:

min x = 2.5288

min y = 1.6557

 

Интегральные  преобразования

Интегральные преобразования находят широкое применение при  решении дифференциальных уравнений, вычислений предельных значений функций f(X) , исследований динамики систем управления, систем массового обслуживания и во многих других технических и научных задач. Наиболее популярными является преобразование Лапласа , Капсона и Z-преобразования.

Преобразование  Лапласа.

Преобразование Лапласа  в функции f(x) имеет вид:

(1)

Где f(x) функция преобразования Лапласа которую необходимо найти, если аргументом функции является время t то преобразование Лапласа имеет вид:

 

(2)

С помощью преобразования Лапласа можно существенно упростить  решение задач связанных с  определением  пределов функции. Для  этого служат следующие предельные теоремы:

(3)

В системе MatLab преобразование Лапласа функции f(t) осуществляется с помощью следующих встроенных функций: laplace(F), laplace(F,S), laplace(F, ω,s).

Функция laplace(F).

Функция laplace(F) – преобразование Лапласа символьной переменной F. Если функция F является аргументом t то преобразование Лапласа осуществляется по формуле (2). Если же в F аргумент t отсутствует, то преобразование Лапласа осуществляется по переменной в соответствии с алфавитом переменных функции F .

Код MatLab:

syms a;