Порядок выполнения лабораторной работы

Содержание работы

Лабораторная работа № 1

Введение

Настоящий сборник лабораторных работ является составной частью учебно-методического комплекса по междисциплинарному курсу «Основы теории управления», предназначенного для студентов направлений подготовки 010500, 230100, 230400, 231000. Тематика лабораторных занятий согласована с учебным пособием Н.И. Чернова по названному курсу (Н.И. Чернов. Основы теории управления линейными автоматическими системами. –Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2011).

Материалы сборника лабораторных работ, особенно его теоретическая часть, изложенная в приложениях1 – 4, дополняют материалы упомянутого выше учебного пособия, и поэтому могут быть использованы для изучения отдельных положений теории.

Каждое лабораторное занятие содержит основные теоретические сведения в объеме, достаточном как для самостоятельной подготовки к выполнениюработы, так и для выполнения работы в лаборатории. Теоретические сведения иллюстрируются достаточным количеством примеров.

Задания на выполнение лабораторных работ являются более структурированными и равноценными в пределах однойработы в сравнении с предыдущим изданием, что, по мнению автора, является достоинством нового издания. Их выполнение сопровождается оформлением отчета о выполнении работы и его защитой.

Тема: знакомство со пакетом прикладных программ (ППП) Matlab. Освоение программного обеспечения для исследования систем автоматического управления.

Цель работы: Получить начальные сведения о приложениях ControlSystemToolbox и Simulink пакета прикладных программ Matlab и приобрести навыки работы с ними.

1. Изучение командного окна ППП Matlab и его вычислительных и графических возможностей.

2. Изучение приложений ControlSystemToolbox и Simulink и их возможностей моделирования систем автоматического управления.

3. Создание m -файлов.

I. Изучение ядра ППП Matlab:

Задание 1.Вычислите три произвольно выбранных числовых выражения, используя командное окно MATLAB. Одно из них должно быть длинным, т.е. построено с использованием операции переноса.

Задание 2. Создайте несколько массивов различными способами.

Задание 3.Выведите на экран список переменных рабочего пространства и сохраните рабочее пространство в файле с произвольным именем, затем удалите все переменные из рабочего пространства и убедитесь, что оно очищено. Снова загрузите сохраненное рабочее пространство и выполните с ними произвольные допустимые действия.

Задание 4. Создайте график некоторой функции с различными диапазонами и шагом изменения параметра(ов). Наблюдайте поведение системы на осциллографе (Scope) и выведите график на печать.

Установите сетку на координатную плоскость и сохраните любую из характеристик в файле типа Bitmap. Откройте этот файл в редакторе Paint.

Задание 5.Создайте m -файл любой выбранной вами функции, сохраните его и используйте для вычислений.

II.Изучениеприложения Control System Toolbox:

Задание 6. Создайте объекты с передаточными функциями, выбранными из табл. 1 в соответствии с вариантом:

Таблица 1

Варианты заданий к изучению пакетаControlSystemToolbox:

Вариант	Передаточные функции

Окончание табл. 1

Для первого из них получите переходную и весовую функции, амплитудно-фазовую частотную характеристику, логарифмическую амплитудную и фазовую частотные характеристики (в различных графических окнах), а также значения и расположение нулей и полюсов передаточной функции.

По полученным характеристикам определите:

– значения переходной функции в точке ее максимума и в точке первого минимума после наступления максимума, а также значения времени, соответствующие этим точкам;

– значения действительной и мнимой части амплитудно-фазовой частотной характеристики на частоте 1.09 рад/с;

– частоту, на которой логарифмическая амплитудная частотная характеристика имеет максимум и значение логарифмической амплитудной частотной характеристикина этой частоте;

– установите сетку на координатную плоскость и сохраните любую из характеристик в файле типа Bitmap, Visio и т.п.

III.Изучение приложения Simulink:

Задание 7.Создайте модель системы, структурная схема которой показана на рис. 1.

Рис. 1. Структурная схема автоматической системы

Задание 8.Составьте структурную схему и смоделируйте в среде Simulink объект первого порядка, математическое описание которого задано в виде передаточной функции

с ограничениями

.

Значения коэффициентов и ограничений взять из табл. 2.

Таблица 2

Варианты заданий к лабораторной работе (звено первого порядка)

Вариант
		50 мин
		1.81 мин
		8 мин	3 см	12 см
		13.8 мин	24 ˚С	68 ˚С

Окончание табл. 2

		26.8 мин	4.2 атм	12.6 атм
		32 с	12 атм	42 атм
		180 мин
		12.3 мин
		34 мин	16.3 атм	17.8 атм
		4.17 с	12%	71%
		0.24 с	112 мм	134 мм

Рассмотрите реакцию при нулевом, положительном и отрицательном начальных условиях и возмущающем воздействии в виде функции Хэвисайда (т.е. "единичного" ступенчатого возмущающего воздействия)в момент времени . Наблюдайте поведение системы на осциллографе (Scope) и выведите результаты наблюдения на печать.

Задание 9. Составьте структурную схему и смоделируйте в среде Simulink объект, описываемый уравнением второго порядка с постоянными коэффициентами

,

начальными условиями

,

и ограничениями

.

Исходные данные по коэффициентам уравнения необходимо взять из табл. 3, а по начальным условиям и ограничениям – из табл. 4.

Таблица 3

Варианты заданий к лабораторной работе (звено второго порядка)

Вариант

Окончание табл. 3

Таблица 4

Варианты заданий к лабораторной работе (звено второго порядка)

Вариант
min	max
			38 атм	79 атм
			34 мм	82 мм
		50 %	100 мм	6250 мм
		40 %	0.3 атм	8.3 атм
			11 атм	42 атм
			6 атм	23 атм
		300 мм
			30 мм	102 мм

Рассмотрите поведение системы для в виде функции

Хевисайда от уровня величиной в момент времени при следующих начальных условиях:

,

Наблюдайте поведение системы на осциллографе (Scope) и выведите результаты наблюдения на печать.

Необходимые для выполнения приведенных заданий теоретические сведения и сведения по работе с ППП Matlab приведены в приложении 1.

Дата добавления: 2014-11-08