Министерство образования и науки Украины
Донбасская Государственная Машиностроительная Академия
Кафедра АПП
Лабораторная работа
по дисциплине
"Теория автоматического управления"
Выполнил
Проверил
Краматорск
Тема: Исследование частотных свойств линейных динамических звеньев
Исследуем апериодическое звено I-го порядка. Передаточная функция звена:
, где с
Теоретический расчет
Определение частотных характеристик звена.
Определяем активную и реактивную составляющие:
Зависимость амплитуды от частоты имеет вид
Зависимость угла сдвига фаз от частоты имеет вид
Построим графики АЧХ (рис.1), ФЧХ (рис.2) и АФЧХ (рис.3) звена.
Рисунок 1 - амплитудно-частотная характеристика апериодического звена I-го порядка
Рисунок 2 - фазо-частотная характеристика апериодического звена I-го порядка.
Рисунок 3 - амплитудно-фазовая характеристика апериодического звена I-го порядка.
2) Построим логарифмические частотные характеристики апериодического звена I-го порядка.
Определяем коэффициент усиления звена: K = 1
Кол-во чистых на низких частотах наклон = 0
Определяем сопрягающие частоты:
По полученным результатам строим ЛАЧХ и ЛФЧХ звена (рис.4).
Рисунок 4 - логарифмические частотные характеристики апериодического звена I-го порядка
Практический расчет
Определим характеристики и экспериментальным путем.
Для этого используем измерительный стенд (рис.5).
На вход исследуемого звена подадим синусоидальный сигнал.
Модуль вектора равен отношению амплитуд выходного и входного сигналов.
Фазовую характеристику получаем путем измерения фазового сдвига между входным и выходным сигналами.
Рисунок 5 - принципиальная схема апериодического звена I-го порядка
Подавая на вход звена синусоидальное напряжение амплитудой 10В и изменяя частоту этого напряжения от 1Гц до 20кГц, производим замеры амплитуды выходного сигнала и величины фазового сдвига.
Для вычисления величины фазового сдвига воспользуемся формулой
,
где - частота входного сигнала; - сдвиг фаз во времени;
Результаты измерения заносим в таблицу Таблицу 1.
Таблица 1 - Результаты измерений
| 0,001 | 0,02 | 0,08 | 0,15 | 0,4 | 0,8 | 1 | 1,2 | 3 | 5 | 10 | 20 |
| 6,28 | 125,6 | 502,4 | 942 | 2512 | 5024 | 6280 | 7536 | 18840 | 31400 | 62800 | 125600 |
| -10,35 | -10,28 | -9.54 | -8 | -4,65 | -2,75 | -2,24 | -1,9 | -0,803 | -0,49 | -0,248 | -0,125 |
| -0,37 | -7,4 | -27,48 | -43,2 | -67 | -79,2 | -80,64 | -82 | -86,72 | -88,2 | -89,3 | -89,99 |
| 10 |
| 10 | 9,9 | 8,87 | 7,14 | 3,53 | 1,86 | 1,49 | 1,25 | 0,5 | 0,3 | 0,151 | 0,075 |
| 1 | 0,99 | 0,87 | 0,714 | 0,353 | 0,186 | 0,149 | 0,125 | 0,05 | 0,03 | 0,015 | 0,0075 |
| 0 | -0,09 | -1,2 | -2,93 | -9 | -14,6 | -16,54 | -18 | -26 | -30,5 | -36,5 | -42,5 |
Отобразим на одном графике частотные характеристики, полученные расчетным и опытным способами.
Внешний вид амплитудно-частотной характеристики указан на Рис.6, фазо-частотной характеристики - на рис.7, логарифмических частотных характеристик - на рис.8.
Рисунок 6 - амплитудно-частотные характеристики, полученные расчетным способом (красн) и на практике (син).
Рисунок 7 - фазо-частотные характеристики, полученные расчетным способом (красн) и на практике (син)
Рисунок 8 - логарифмические частотные характеристики, полученные расчетным способом (красн) и на практике (син).
Вывод: исследовали частотные свойства апериодического звена I-го порядка. Рассчитали его частотные характеристики теоретически и на практике.
Другие работы по теме:
Параллельное и последовательное моделирование
Порядок и разновидности соединений звеньев, их характеристика и отличительные черты. Амплитудно-частотные характеристики при различных соединениях, порядок их расчета и анализа. Методика и этапы моделирования последовательного соединения звеньев.
Экспериментальное определение частотных характеристик
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ивановский государственный энергетический университет им. В. И. Ленина»
Система стабилизации скорости подачи лесопильной рамы
Контрольная работа №1А. «Система стабилизации скорости подачи лесопильной рамы». Задание 1. Для контура, соответствующего варианту задания, начертить функциональную схему системы автоматического регулирования. Описать принцип ее действия. Определить из каких динамических звеньев состоит исследуемая САР.
работа
В данной работе проводится определение коэффициента усиления звена системы управления и анализ устойчивости этой линейной системы. Для этой цели используются
Системы линейных уравнений и неравенств
Основные понятия теории систем уравнений. Метод Гаусса — метод последовательного исключения переменных. Формулы Крамера. Решение систем линейных уравнений методом обратной матрицы. Теорема Кронекер–Капелли. Совместность систем однородных уравнений.
Дифференцированные уравнения
1.ВВЕДЕНИЕ 2.ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ 2.1.ЗАПИСЬ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ В СТАНДАРТНОЙ И ОПЕРАТОРНОЙ ФОРМЕ В теории автоматического регулирования в настоящее время принято записывать дифференциальные уравнения в двух формах.
Синтез и построение системы управления динамическими объектами
Синтез системы управления квазистационарным объектом. Математическая модель нестационарного динамического объекта. Передаточные функции звеньев системы управления. Построение желаемых логарифмических амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик.
Исследование свойств звена при охвате обратной связью
Лабораторная работа по основам теории управления «Исследование свойств звена при охвате обратной связью» Красноярск 2010 Введение Исследовать изменение динамических характеристик, типовых звеньев системы автоматического управления (САУ) при охвате обратной связью.
Частотные и переходные характеристики систем авторегулирования
Характеристика радиопередающих устройств, применяемых в сферах телекоммуникации, телевизионного и радиовещания, радиолокации. Частотная и переходная характеристика замкнутой системы - показатель качества при гармоническом и скачкообразном воздействиях.
Линии задержки
Моделирование прямоугольного импульса с определенной длительностью фронта. Синтезирование электрической принципиальной схемы с учетом параметров элементов. Графики входных и выходных напряжений. Влияние длительности фронта на искажение выходного сигнала.
Анализ и расчет автоматических систем
Нахождение по заданной структурной схеме и известным выражениям для передаточных функций динамических звеньев передаточной функции. Исследование устойчивости системы, проведение ее частотного анализа и преобразования, расчет переходных процессов.
Исследование свойств звена при охвате обратной связью
Обратная связь как связь, при которой на вход регулятора подается действительное значение выходной переменной, а также заданное значение регулируемой переменной. Изменение динамических характеристик, типовых звеньев САУ при охвате обратной связью.
Исследование свойств многоканальных доплеровских фильтров
Исследование частотных свойств фильтра. Особенности уровня боковых лепестков, шумовых полос, максимальных потерь преобразования окна Кайзера-Бесселя при заданных параметрах. Исследование энергетических и вероятностных свойств многоканального фильтра.
Анализ системы управления
Динамические свойства объекта управления. Динамические свойства последовательного соединения исполнительного механизма и объекта управления. Разработка релейного регулятора, перевод объекта из начального состояния в конечное. Выбор структуры и параметров.
Изучение линейных кодов
Принципы формирования линейных кодов цифровых систем передачи. Характеристика абсолютного и относительного биимпульсного кода, а также кода CMI. Выбор конкретного помехоустойчивого кода, скорость его декодирования и сложность технической реализации.
Линейные корабли типа Саут Дакота
Тип «Южная Дакота» или «Саут Дакота» (англ. South Dakota class) — серия линейных кораблей США. Последние корабли, спроектированные в рамках ограничений Вашингтонского договора, они также оцениваются многими специалистами как одни из наиболее удачных кораблей, созданных в этих рамках. В 1939—1942 годах были построены четыре корабля этого типа.
Системы автоматического управления
СОДЕРЖАНИЕ Лабораторная работа №1. Анализ САУ с помощью ЭВМ и программного обеспечения MATLAB/Simulink Цель работы Программа работы Ход работы 1. Построение временных характеристик САУ с помощью пакета Control System