Лабораторные работы № 1,2,3 по дисциплине: Основы управления техническими системами. Вариант 7

Лабораторная работа No1

Изучение типовых динамических звеньев

1. Цель работы
Ознакомление с методами исследования линейных стационарных систем автоматического регулирования (САР), способами представления моделей типовых динамических звеньев, структурных преобразований систем, а также методами исследования влияния параметров звеньев на частотные и переходные ха-рактеристики.

2. Описание лабораторной установки

3. Подготовка к работе

4. Порядок выполнения работы
4.1. Запустить программу Micro Cap, открыть файл lab_RA_1 (или создать файл в соответствие с рис. 1.4), после чего на экране должна появиться схема лабораторной установки, показанная на рисунке 1.4.
4.2. Исследовать характеристики типовых звеньев, указанных в таблице 1.2. В таблице указано по три типовых звена для каждого варианта (выбираются по последней цифре пароля). Это не система звеньев. Каждое из указанных звеньев исследуется отдельно!

Таблица 1.2 – Параметры типовых линейных звеньев для анализа

No бригады: 7
Наименование типового звена:
- Инерционное: К=5; Т1=0,01
- Форсирующее: К=20; Т1=0,001
- Колебательное: К=40; Т1=0,001; E=0,2

Таким образом, для каждого звена, указанного в таблице 2.1 (по отдельности!), ввести передаточную функцию для элемента К(s).
Указание: передаточная функция звена постоянного запаздывания записывает-ся через экспоненту, например: exp(-s*0.1). При построении логарифмических частотных характеристик этого звена верхняя частота не должна превышать не-скольких Гц. Программа не очень любит возводить экспоненту в большие степени.
Далее необходимо выполнить временной и частотный анализ:
- расчет переходной характеристики. Осциллограммы входного и выходного напряжений привести в отчете.
- расчет логарифмических амплитудно-частотной (ЛАЧХ) и фазо-частотной (ЛФЧХ) характеристик.
- расчет амплитудно-фазовой частотной характеристики (АФЧХ или годографа).
Все полученные частотные характеристики привести в отчете.
4.3. Исследовать частотные характеристики (ЛАЧХ, ЛФЧХ, АФЧХ) системы из последовательного соединения типовых звеньев, указанных в таблице 1 контрольной работы (в соответствии с последней цифрой пароля). Результаты частотного анализа привести в отчете, сравнить с результатами выполнения задания 1 контрольной работы.

5. Содержание отчета
5.1. Цель работы.
5.2. Таблицы вариантов параметров.
5.3. Передаточные функции исследуемых звеньев, а также системы звеньев, причем для каждого звена (или системы) записать дифференциальное уравнение и привести пример схемной реализации (преимущественно на базе идеального операционного усилителя).
5.4. Результаты временного и частотного анализа в виде осциллограмм и частотных характеристик.

Лабораторная работа No2

Исследование устойчивости линейных систем
автоматического регулирования

1. Цель работы
Ознакомление с методами исследования устойчивости линейных стацио-нарных систем автоматического регулирования (САР). Исследование влияния структуры системы автоматического регулирования и параметров ее звеньев на устойчивость.

2. Описание лабораторной установки

3. Подготовка к работе
3.1. Ознакомиться с методами анализа устойчивости замкнутой системы с помощью частотных и алгебраических критериев, а также определения запасов устойчивости по годографу и логарифмическим частотным ха-рактеристикам.
3.2. Для автоматической замкнутой следящей системы, состоящей из трех последовательно соединенных инерционных звеньев, определить (с по-мощью критерия Гурвица) критический коэффициент передачи Ккр, соот-ветствующий границе устойчивости при одинаковых постоянных времени звеньев Т1=Т2=Т3 = 1.
3.3. Выбрать из таблицы 2.1 вариант структуры системы по номеру вариан-та (последняя цифра пароля). По выбранной структуре (параметрам) си-стемы записать передаточную функцию разомкнутой системы с учетом вычисленных коэффициентов ai и bi для трех вариантов параметров.

Таблица 2.1 – Варианты структуры и параметров систем

No вар. 7
Передаточная функция разомкнутой системы
Kp(1+pT_1 )/(1+pT_2 )^3
Параметры системы
1 вариант
K=10; T1=0.5c; T2=1.5 c
2 вариант
K=10; T1=2.0c; T2=1 c
3 вариант
K=50; T1=2.0c; T2=0.5 c

4. Порядок выполнения работы

5. Содержание отчета
5.1. Цель работы.
5.2. Структурные схемы исследуемых систем автоматического регулирова-ния, представленные в виде соединения типовых динамических звеньев, с указанием вариантов параметров.
5.3. Результаты предварительных расчетов:
• вывод значения Ккр, выполненный по методу Гурвица (с анализом харак-теристического уравнения замкнутой системы), или через выражения для A() и () (с анализом модуля и фазы комплексного коэффициента пере-дачи разомкнутой системы);
• таблица рассчитанных значений коэффициентов для заданных вариантов передаточной функции.
5.4. Годографы Найквиста и Михайлова для исследуемых систем. Запасы устойчивости, определенные по экспериментальным данным (для устой-чивых систем).
5.6. Выводы, объясняющие влияние структуры системы и ее параметров на устойчивость замкнутой системы автоматического регулирования.

Лабораторная работа No3

Исследование ошибки регулирования при детерминированных воздей-ствиях

1. Цель работы
Исследование влияния структуры и параметров замкнутой линейной ста-ционарной САУ на величину ошибки регулирования и параметры переходно-го процесса при детерминированных воздействиях.

2. Описание лабораторной установки

3. Подготовка к работе
3.1. Выбрать структуру статической и астатической системы в соответ-ствии с таблицей 3.1 (по последней цифре пароля).

Таблица 3.1 – Варианты передаточных функций для исследования каче-ства регулирования

No вар. 7
Статическая система
К1(s) = 1/(1+0.02*s)
К2(s) = 3/(1+0.001*s)
Астатическая система
К3(s) = 1/(1+0.02*s)
К4(s) = 3/(0.001*s)

3.2. Записать характеристическое уравнение замкнутой системы и переда-точную функцию ошибки регулирования.
3.4. Определить коэффициенты ошибки и вывести формулу оригинала ошибки регулирования для двух вариантов входного воздействия: x(t)=1 и x(t)=0.2t.
3.5. Построить временные зависимости входного воздействия и устано-вившейся ошибки.

4. Порядок выполнения работы

5. Содержание отчета
5.1. Цель работы.
5.2. Структурная схема исследуемой системы автоматического регулирова-ния и схема лабораторной установки в формате Micro Cap.
5.3. Результаты предварительных расчетов.
5.4. Временные зависимости ошибки регулирования для статической и астатической систем при различных входных воздействиях.
5.5. Результаты определения параметров переходного процесса для статиче-ской и астатической систем.
5.5. Сравнение предварительных расчетов и результатов моделирования, выводы по работе.

Уважаемый студент дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Основы управления техническими системами
Вид работы: Лабораторная работа 1
Оценка: Зачет
Дата оценки: 06.01.2023
Рецензия: Уважаемый ...............................................,

Архипов Сергей Николаевич

Уважаемый студент дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Основы управления техническими системами
Вид работы: Лабораторная работа 2
Оценка: Зачет
Дата оценки: 06.01.2023
Рецензия: Уважаемый ...............................................,

Архипов Сергей Николаевич

Уважаемый студент дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Основы управления техническими системами
Вид работы: Лабораторная работа 3
Оценка: Зачет
Дата оценки: 06.01.2023
Рецензия: Уважаемый ...............................................,

Архипов Сергей Николаевич