




版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶(hù)提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
1、自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)課程編號(hào)j1630102課程名稱(chēng)自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)周數(shù)1英文課程名Principle of Automatic Control開(kāi)課院(系)信息學(xué)院開(kāi)課系自動(dòng)化系修訂時(shí)間2013年12月22日一、課程設(shè)計(jì)意義1學(xué)習(xí)和掌握典型高階系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)性能指標(biāo)的測(cè)試方法。2分析典型高階系統(tǒng)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和動(dòng)靜態(tài)性能的影響。3掌握典型系統(tǒng)的電路模擬和數(shù)字仿真研究方法。二、課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容:圖1 典型三階系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖圖1 典型三階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖已知典型三階系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖如圖1所示:其開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為,本實(shí)驗(yàn)在此開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)基礎(chǔ)上做如下實(shí)驗(yàn)內(nèi)容: 1 典型三階系統(tǒng)電路模擬研究;2 典型
2、三階系統(tǒng)數(shù)字仿真研究;3 分析比較電路模擬和數(shù)字仿真研究結(jié)果。三、設(shè)計(jì)的模擬電路及仿真研究結(jié)果上圖為典型三階系統(tǒng)的模擬電路圖,其中系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為,T0=10u*100k=1S;T1=1u*100k=0.1S;T2=1u*500k=0.5S;K1=100k/100k=1;K2=500/Rx;即 其中,K=500/Rx,Rx的單位為kW。系統(tǒng)特征方程為,根據(jù)勞斯判據(jù)得到:當(dāng)0<K<12時(shí),系統(tǒng)穩(wěn)定;當(dāng)K=12時(shí),系統(tǒng)臨界穩(wěn)定,作等幅振蕩;當(dāng)K>12時(shí),系統(tǒng)不穩(wěn)定。1、當(dāng)K>12時(shí),即滑動(dòng)變阻Rx<42K時(shí),由模擬電路得到: 從左圖可以明顯 看出輸出量隨著 時(shí)間的推
3、移越加 振蕩偏離輸入量, 故系統(tǒng)不穩(wěn)定。 典型三階系統(tǒng)(不穩(wěn)定)的階躍響應(yīng)圖2、當(dāng)K=12時(shí),即滑動(dòng)變阻Rx=42K時(shí),得: 左圖顯示了輸出量 圍繞輸入來(lái)回等幅 振蕩。 系統(tǒng)為臨界穩(wěn)定。典型三階系統(tǒng)(臨界穩(wěn)定)的階躍響應(yīng)圖3、當(dāng)0<K<12時(shí),即滑動(dòng)變阻Rx>42K時(shí),得:右圖為Rx=100K時(shí)的典型三階系統(tǒng)階躍響應(yīng)圖。輸出量隨時(shí)間的推移準(zhǔn)確跟蹤輸入,穩(wěn)態(tài)誤差為0。典 典型三階系統(tǒng)(穩(wěn)定)的階躍響應(yīng)圖 該系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)的動(dòng)態(tài)性能參數(shù)K上升時(shí)間調(diào)節(jié)時(shí)間最大偏差終值超調(diào)量穩(wěn)態(tài)誤差50.68s6.75s4.69V3.00V56.3%0100.48s19.45s5.56V3.00V85.
4、3%0事實(shí)上,除了開(kāi)環(huán)增益K對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性有影響外,系統(tǒng)中任何一個(gè)時(shí)間常數(shù)的變化對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性都有影響,對(duì)此說(shuō)明如下:令系統(tǒng)的截止頻率為wc,則在該頻率時(shí)的開(kāi)環(huán)頻率特性的相位為:相位裕量為:由此可見(jiàn),時(shí)間常數(shù)T1和T2的增大都會(huì)使相位裕量減小,改變系統(tǒng)的穩(wěn)定性。(1)、K=10、T0=1、Tl=0.1、T2=0.5 (2)、K=10、T0=0.55、T1=0.1、T2=0.5典型三階系統(tǒng)階躍響應(yīng)圖 典型三階系統(tǒng)階躍響應(yīng)圖(K=10、T0 =1s,T1=0.1s,T2=0.5s) (K=10、T0 =0.55s,T1=0.1s,T2=0.5s)(3)、K=10、T0=1、T1=0.25
5、、T2=0.5 (4)、K=10、T0=1、T1=0.1、T2=2典型三階系統(tǒng)階躍響應(yīng)圖 典型三階系統(tǒng)階躍響應(yīng)圖(K=10、T0 =1s,T1=0.25s,T2=0.5s) (K=10、T0 =1s,T1=0.1s,T2=2s)根據(jù)控制變量法得到:當(dāng)K不變時(shí),T0變大、T1減小能使系統(tǒng)更穩(wěn)定;相反則使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降。T2變大則使系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng),反之變短。固定K=15、T0=0.55、T1=0.25,T2分別為0.15和0.55時(shí)的單位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)如下: 典型三階系統(tǒng)階躍響應(yīng)圖 典型三階系統(tǒng)階躍響應(yīng)圖 (T2=0.55s) (T2=0.15s)四、設(shè)計(jì)的數(shù)字模型及數(shù)字仿真結(jié)果 典型三階系統(tǒng)的
6、數(shù)字電路圖系統(tǒng)由一個(gè)積分環(huán)節(jié)和兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)構(gòu)成,其中階躍輸入信號(hào)為3V,開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為: , (圖中K=12)1、當(dāng)系統(tǒng)不穩(wěn)定,即K>12時(shí),系統(tǒng)的階躍響應(yīng)圖(K=15)如下:隨著時(shí)間的推移,輸出量不斷地振蕩偏離輸入量。2、當(dāng)系統(tǒng)臨界穩(wěn)定,即K=12時(shí),系統(tǒng)的階躍響應(yīng)圖如右: 可以明顯的看出輸出量圍繞輸入值來(lái)回等幅振蕩。3、當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定,即K<12時(shí),系統(tǒng)的階躍響應(yīng)圖(K=10)為: 隨著時(shí)間的推移,輸出量最終準(zhǔn)確跟蹤輸入。系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)的動(dòng)態(tài)性能參數(shù)K上升時(shí)間調(diào)節(jié)時(shí)間最大偏差終值超調(diào)量穩(wěn)態(tài)誤差50.67s5.63s4.59V3V53%0100.47s22.27s5.55V3V85%0當(dāng)
7、然除了增益K能改變系統(tǒng)穩(wěn)定性外,時(shí)間常數(shù)T0、T1、T2也能改變系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。通過(guò)數(shù)字電路仿真,得:(1)、 (2)、典型三階系統(tǒng)階躍響應(yīng)圖 典型三階系統(tǒng)階躍響應(yīng)圖(K=10、T0 =1s,T1=0.1s,T2=0.5s) (K=10、T0 =0.55s,T1=0.1s,T2=0.5s)(3)、 (4)、典型三階系統(tǒng)階躍響應(yīng)圖 典型三階系統(tǒng)階躍響應(yīng)圖(K=10、T0 =1s,T1=0.25s,T2=0.5s) (K=10、T0 =1s,T1=0.1s,T2=2s)運(yùn)用數(shù)字電路仿真和控制單一變量,得到:當(dāng)增益K不變時(shí),T0的減小會(huì)使系統(tǒng)變得不穩(wěn)定,T1的增大使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降;相反,對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)
8、定性的影響也相反。T2的增大則會(huì)使系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng),反之則變短。固定K=15、T0 =0.55、T1 =0.25,T2分別為0.15和0.55時(shí)的單位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)如下:典型三階系統(tǒng)階躍響應(yīng)圖 典型三階系統(tǒng)階躍響應(yīng)圖 (T2=0.15s) (T2=0.55s)五、課程設(shè)計(jì)結(jié)果分析及總結(jié)1、通過(guò)課程設(shè)計(jì),得出:能夠影響三階系統(tǒng)穩(wěn)定性的因數(shù)除了增益K以外,系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)也改變系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 模擬電路仿真雖然輸出波形完美,測(cè)量最大偏差和上升時(shí)間也比較容易,但是其輸出波形隨時(shí)間慢慢動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)出來(lái),對(duì)于調(diào)解時(shí)間非常難測(cè)量且誤差大,比較利于觀(guān)察波形變化,不利于測(cè)量動(dòng)態(tài)性能。 數(shù)字電路仿真的輸出波形不漂亮,但是對(duì)于測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能非常方便,而且可以清晰地放大波形進(jìn)行讀數(shù),測(cè)量結(jié)果相當(dāng)準(zhǔn)確。 對(duì)于穩(wěn)定性的判斷,模擬電路仿真和數(shù)字電路仿真具有相近的結(jié)果。 2、總結(jié): 通過(guò)順
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶(hù)所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶(hù)上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶(hù)上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶(hù)因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 現(xiàn)代化信息技術(shù)在學(xué)院建設(shè)中的應(yīng)用
- 舞蹈藝術(shù)探索
- 肺膿腫的考試試題及答案
- 2025勞動(dòng)合同與就業(yè)協(xié)議勞動(dòng)合同與就業(yè)協(xié)議的區(qū)別
- 2025年生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目申請(qǐng)報(bào)告模范
- 基層中醫(yī)藥面試題及答案
- 2025房產(chǎn)租賃合同「標(biāo)準(zhǔn)版」
- 2025至2030年中國(guó)扇面螺絲行業(yè)投資前景及策略咨詢(xún)報(bào)告
- 點(diǎn)膠機(jī)試題及答案
- 日語(yǔ)會(huì)考的試題及答案
- 2025國(guó)家開(kāi)放大學(xué)《員工勞動(dòng)關(guān)系管理》形考任務(wù)1234答案
- 土木工程力學(xué)(本)-001-國(guó)開(kāi)機(jī)考復(fù)習(xí)資料
- 2024屆清華大學(xué)強(qiáng)基計(jì)劃數(shù)學(xué)學(xué)科筆試試題(附答案)
- 遠(yuǎn)程防噴器控制裝置
- 化工原理課程設(shè)計(jì)-23萬(wàn)噸年煤油冷卻器的設(shè)計(jì)
- 江蘇南通市生育保險(xiǎn)津貼待遇申請(qǐng)表
- PCB 設(shè)計(jì)技巧
- 八年級(jí)初二物理上冊(cè)期末試卷及答案(人教版)
- 科技咨詢(xún)師培訓(xùn)課件一(1)
- 汽車(chē)維修技術(shù)論文兩篇
- 心理學(xué)基礎(chǔ)試卷A
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論