Лабораторная работа №4

Анализ дискретной системы автоматического управления

Цель работы: Изучение процессов квантования по времени и уровню и ихвлияния на качество и точность цифровой системы автоматическогорегулирования.

Теоретическая часть

Для любой цифровой системы автоматического регулирования характерно преобразование непрерывных сигналов в цифровые и цифровых в непрерывные.

Первое преобразование включает процессы дискретизации непрерывного сигнала по времени (моделируется квантователем с периодом дискретности Т) и по уровню (моделируется нелинейным звеном со ступенчатой статической характеристикой).

Восстановление непрерывных сигналов по цифровым производится с помощью экстраполятора, как правило, нулевого порядка.

Процессы квантования вносят существенные особенности в работу системы автоматического регулирования.

В данной работе предлагается исследовать влияние процессов квантования по времени и уровню на качество процессов и точность цифровой системырегулирования, структурная схема которой приведена на рис. 1.

Пакет моделирования динамических системSimulink, входящий в составсистемыMatlab, предназначен для моделирования динамических систем, модели которых составляются из отдельных блоков(компонентов). Этот пакетявляется самым ярким представителем программ, созданных на основе системыMatlab.

БиблиотекаSimulink – это набор визуальных объектов, используякоторые можно исследовать практически любую систему автоматическогорегулирования. Практически для всех блоков существует возможностьнастройки параметров. Параметры настройки отражаются в панели окнанастройки выбранного блока.

Задание

1. Исключив из структурной схемы (рис. 1) квантователи и экстраполятор, получить с помощью Simulink (рис. 2) переходную функцию и реакцию на линейно нарастающий сигнал вида x (t) = t непрерывной системы.

Оценить показатели качества непрерывной системы t 1, t _м, t _п, σ и величину установившейся ошибки ε _уст.

2. Получить переходную функцию и реакцию на линейно нарастающийсигнал дискретной системы при шаге квантования по времени Т = 0, 01; 0, 1 и 0, 5и шаге квантования по уровню d = 0, 01. Оценить показатели качествапереходной функции и величину установившейсяошибки.

3. Получить переходную функцию и реакцию на линейно нарастающийсигнал дискретной системы при шаге квантования по времени Т = 0, 01 ишагеквантованияпо уровню d = 0, 1 и 0, 25. Оценить показатели качествапереходнойфункции и величину установившейсяошибки. Оформитьрезультатыизмеренийпп. 1–3 в виде табл. 1.

4. Проследить зависимость показателей качества и точности системы отшага квантования по времени T и уровню d. Сделать выводы.Индивидуальные данные по каждому варианту приведены в табл. 2.

Рис. 1. Структурная схема системы

Рис. 2. Схема модели

Таблица 1

Таблица 2

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

1. Цель работы

2. Порядок выполнения работы (пп. 1)-4))

3. Выводы

Контрольные вопросы

1. В чем отличие непрерывной САУ от цифровой САУ?

2. Поясните квантование непрерывного сигнала по времени и по уровню

3. Как влияет на переходной процесс величина шага квантования по уровню?

4. Как измениться выходной сигнал системы если увеличить шаг квантования по времени?

5. Как правильно подобрать шаг квантования?

Используемая литература

1. Ишматов З.Ш. Современная теория управления: Лабораторный практикум (учебное электронное пособие) / З.Ш. Ишматов, Е.Г. Казаков, Д.В. Мезеушева. – Екатеринбург: ГОУ-ВПО УГТУ-УПИ, 2006 - 50 с.

2. Бураков М.В. Теория автоматического управления: Методические указания к выполнению лабораторных работ (учебное электронное пособие) / М.В. Бураков, Т.Г. Полякова, А.В. Подзорова. – Санкт-Петербург: РИО ГУАП, 2006 - 72с.

3. Яковлева Е.М. Теория управления: Лабораторный практикум (элект.) / Е.М. Яковлева, В.С. Аврамчук, В.П. – Томск: Изд-во ТПУ, 2010 - 87с.