Анализ системы управления

Автор: Пользователь скрыл имя, 09 Декабря 2012 в 15:14, курсовая работа

Описание работы

Целью курсовой работы является закрепление учебного материала по дисциплине «Управление в медицинских и биологических системах»,а также приобретение практических навыков расчета систем управления, регулирования.
В работе проведен расчет и анализ системы регулирования по заданной структуре и передаточным функциям звеньев.

Работа содержит 1 файл

11 Никитенко.doc

— 1.32 Мб (Скачать)

 

AЧХ звена 5 – это линия, проходящая в первой четверти и параллельная оси абсцисс. Амплитуда колебаний равна k=3 при любой частоте w.

 

Построение ФЧХ для звена 5.

 

                     - фаза выходных колебаний.


 

Таблица 15

Рис. 15 Фазово – частотная характеристика звена 5

 

Из рисунка 15 видно, что отставание по фазе для пятого звена составляет

0.

2. Вычисление передаточной функции  замкнутой и разомкнутой систем

Для того, чтобы определить передаточную функцию замкнутой системы, необходимо преобразовать исходную структурную схему.

Преобразование структурной схемы  происходит следующим образом: сначала  выделяем типовое соединение звеньев  и находим их общую передаточную функцию. В системе управления рассматривают три вида соединения звеньев: последовательное, параллельное и встречно-параллельное.

Преобразуем Рис. 1 по управляющему воздействию:

 

Рис.16 Структурная схема системы управления по управляющему воздействию

Из рис. 16 видно, что последовательно  соединены 1, 3 и 4 звенья, перемножая передаточные функции каждого получим их общее значение:

- общее значение передаточной  функции для 1, 3 и 4 звеньев.

Рис.17 Преобразованная структурная схема

 

Найдем общую передаточную функцию  разомкнутой и замкнутой системы:

Для замкнутой системы:

Для разомкнутой системы:

  • 2.1. Передаточная функция разомкнутой системы


 

Избавимся от мнимости в знаменателе:

 

Разделим данную передаточную функцию  на вещественную и мнимую часть:

 

 

 

    • 2.2. Передаточная функция замкнутой системы

    Найдем общую передаточную функцию  замкнутой системы:

    Заменим p на iω.

     Обозначим:

    y = 0

     

     

     

    Таблица 16

    К1

    Т1

    С0

    С1

    К3

    К4

    Т4

    К5

    20

    20

    10

    20

    15

    25

    50

    2


     

    ω

    x

    y

    b

    d

    Re(ω)

    Im(ω)

    А(ω)

    φ(ω)

    1

    0

    0

    0

    0

    8,1E+08

    0

    0

    0

    #ДЕЛ/0!

    2

    0,3

    2250

    0

    22473,3

    8,32E+08

    7,3E-11

    2,7E-06

    2,7E-06

    89,99845

    3

    0,6

    4500

    0

    44784,6

    8,55E+08

    2,76E-10

    5,26E-06

    5,26E-06

    89,997

    4

    0,9

    6750

    0

    66771,9

    8,77E+08

    5,85E-10

    7,69E-06

    7,69E-06

    89,99564

    5

    1,2

    9000

    0

    88273,2

    9E+08

    9,81E-10

    1E-05

    1E-05

    89,99438

    6

    1,5

    11250

    0

    109126,5

    9,22E+08

    1,44E-09

    1,22E-05

    1,22E-05

    89,99322

    7

    1,8

    13500

    0

    129169,8

    9,45E+08

    1,95E-09

    1,43E-05

    1,43E-05

    89,99217

    8

    2,1

    15750

    0

    148241,1

    9,67E+08

    2,49E-09

    1,63E-05

    1,63E-05

    89,99122

    9

    2,4

    18000

    0

    166178,4

    9,9E+08

    3,05E-09

    1,82E-05

    1,82E-05

    89,99038

    10

    2,7

    20250

    0

    182819,7

    1,01E+09

    3,61E-09

    2E-05

    2E-05

    89,98965

    11

    3

    22500

    0

    198003

    1,03E+09

    4,16E-09

    2,17E-05

    2,17E-05

    89,98904

    12

    3,3

    24750

    0

    211566,3

    1,06E+09

    4,68E-09

    2,34E-05

    2,34E-05

    89,98854

    13

    3,6

    27000

    0

    223347,6

    1,08E+09

    5,17E-09

    2,5E-05

    2,5E-05

    89,98815

    14

    3,9

    29250

    0

    233184,9

    1,1E+09

    5,61E-09

    2,65E-05

    2,65E-05

    89,98788

    15

    4,2

    31500

    0

    240916,2

    1,12E+09

    6E-09

    2,8E-05

    2,8E-05

    89,98773

    16

    4,5

    33750

    0

    246379,5

    1,15E+09

    6,32E-09

    2,94E-05

    2,94E-05

    89,9877

    17

    4,8

    36000

    0

    249412,8

    1,17E+09

    6,56E-09

    3,08E-05

    3,08E-05

    89,98779

    18

    5,1

    38250

    0

    249854,1

    1,19E+09

    6,72E-09

    3,21E-05

    3,21E-05

    89,988

    19

    5,4

    40500

    0

    247541,4

    1,21E+09

    6,79E-09

    3,33E-05

    3,33E-05

    89,98833

    20

    5,7

    42750

    0

    242312,7

    1,24E+09

    6,76E-09

    3,45E-05

    3,45E-05

    89,98878

    21

    6

    45000

    0

    234006

    1,26E+09

    6,63E-09

    3,57E-05

    3,57E-05

    89,98936

    22

    6,3

    47250

    0

    222459,3

    1,28E+09

    6,39E-09

    3,68E-05

    3,68E-05

    89,99006

    23

    6,6

    49500

    0

    207510,6

    1,3E+09

    6,03E-09

    3,79E-05

    3,79E-05

    89,99089

    24

    6,9

    51750

    0

    188997,9

    1,33E+09

    5,55E-09

    3,9E-05

    3,9E-05

    89,99184

    25

    7,2

    54000

    0

    166759,2

    -3628,8

    0,323667

    -0,00704

    0,323744

    -1,2466

    26

    7,5

    56250

    0

    140632,5

    -3937,5

    0,399665

    -0,01119

    0,399822

    -1,60378

    27

    7,8

    58500

    0

    110455,8

    -4258,8

    0,528837

    -0,02039

    0,52923

    -2,20804

    28

    8,1

    60750

    0

    76067,1

    -4592,7

    0,795736

    -0,04804

    0,797185

    -3,45515

    29

    8,4

    63000

    0

    37304,4

    -4939,2

    1,659713

    -0,21975

    1,674198

    -7,54224

    30

    8,5

    63750

    0

    23383,5

    -5057,5

    2,604447

    -0,5633

    2,664668

    -12,2042

    31

    8,55

    64125

    0

    16232,17

    -5117,18

    3,593371

    -1,13281

    3,767701

    -17,4974

    32

    8,6

    64500

    0

    8952,6

    -5177,2

    5,39906

    -3,12222

    6,236836

    -30,0404

    33

    8,7

    65250

    0

    -5994,3

    -5298,3

    -6,11103

    -5,40148

    8,15602

    41,47313

    34

    9

    67500

    0

    -53991

    -5670

    -1,23657

    -0,12986

    1,243371

    5,995085

    35

    9,3

    69750

    0

    -106848

    -6054,3

    -0,65071

    -0,03687

    0,651753

    3,243077

    36

    9,6

    72000

    0

    -164726

    -6451,2

    -0,43642

    -0,01709

    0,436754

    2,242735

    37

    9,9

    74250

    0

    -227789

    -6860,7

    -0,32566

    -0,00981

    0,325812

    1,72515

    38

    10,2

    76500

    0

    -296198

    -7282,8

    -0,25812

    -0,00635

    0,258195

    1,408483

    39

    10,5

    78750

    0

    -370115

    -7717,5

    -0,21268

    -0,00443

    0,212726

    1,194539

    40

    10,8

    81000

    0

    -449701

    -8164,8

    -0,18006

    -0,00327

    0,18009

    1,040151

    41

    11,1

    83250

    0

    -535120

    -8624,7

    -0,15553

    -0,00251

    0,155552

    0,923375

    42

    11,4

    85500

    0

    -626533

    -9097,2

    -0,13644

    -0,00198

    0,136451

    0,831871

    43

    11,7

    87750

    0

    -724101

    -9582,3

    -0,12116

    -0,0016

    0,121174

    0,758172

    44

    12

    90000

    0

    -827988

    -10080

    -0,10868

    -0,00132

    0,108689

    0,697489

    45

    12,3

    92250

    0

    -938355

    -10590,3

    -0,0983

    -0,00111

    0,098304

    0,646614

    46

    12,6

    94500

    0

    -1055363

    -11113,2

    -0,08953

    -0,00094

    0,089538

    0,603314

    47

    12,9

    96750

    0

    -1179176

    -11648,7

    -0,08204

    -0,00081

    0,082045

    0,565988

    48

    13,2

    99000

    0

    -1309955

    -12196,8

    -0,07557

    -0,0007

    0,075572

    0,533457

    49

    13,5

    101250

    0

    -1447862

    -12757,5

    -0,06993

    -0,00062

    0,069928

    0,504836

    50

    13,8

    103500

    0

    -1593058

    -13330,8

    -0,06496

    -0,00054

    0,064967

    0,479443

    51

    14,1

    105750

    0

    -1745707

    -13916,7

    -0,06057

    -0,00048

    0,060575

    0,45675

    52

    14,4

    108000

    0

    -1905970

    -14515,2

    -0,05666

    -0,00043

    0,056662

    0,436336

    53

    14,7

    110250

    0

    -2074008

    -15126,3

    -0,05316

    -0,00039

    0,053157

    0,417866

    54

    15

    112500

    0

    -2249985

    -15750

    -0,05

    -0,00035

    0,049999

    0,401067

    55

    15,3

    114750

    0

    -2434062

    -16386,3

    -0,04714

    -0,00032

    0,047142

    0,385714

    56

    15,6

    117000

    0

    -2626400

    -17035,2

    -0,04455

    -0,00029

    0,044547

    0,371623

    57

    15,9

    119250

    0

    -2827163

    -17696,7

    -0,04218

    -0,00026

    0,042179

    0,35864

    58

    16,2

    121500

    0

    -3036512

    -18370,8

    -0,04001

    -0,00024

    0,040012

    0,346633

    59

    16,5

    123750

    0

    -3254609

    -19057,5

    -0,03802

    -0,00022

    0,038022

    0,335494

    60

    16,8

    126000

    0

    -3481615

    -19756,8

    -0,03619

    -0,00021

    0,03619

    0,325128

    61

    17,1

    128250

    0

    -3717694

    -20468,7

    -0,0345

    -0,00019

    0,034497

    0,315453

    62

    17,4

    130500

    0

    -3963007

    -21193,2

    -0,03293

    -0,00018

    0,032929

    0,306401

    63

    17,7

    132750

    0

    -4217715

    -21930,3

    -0,03147

    -0,00016

    0,031474

    0,297911


     

     

     

    Рис. 18 АФХ замкнутой системы (∆w=0,3)

    График располагается в третьей четверти. При изменении 0<w<∞ график принимает замкнутый вид. Начальное значение – 0, конечное тоже 0.

    Построение АЧХ для замкнутой  системы.

    Амплитуда выходных колебаний: 

    Таблица 17

    ω

    А(ω)

    1

    0

    0

    2

    0,3

    2,7E-06

    3

    0,6

    5,26E-06

    4

    0,9

    7,69E-06

    5

    1,2

    1E-05

    6

    1,5

    1,22E-05

    7

    1,8

    1,43E-05

    8

    2,1

    1,63E-05

    9

    2,4

    1,82E-05

    10

    2,7

    2E-05

    11

    3

    2,17E-05

    12

    3,3

    2,34E-05

    13

    3,6

    2,5E-05

    14

    3,9

    2,65E-05

    15

    4,2

    2,8E-05

    16

    4,5

    2,94E-05

    17

    4,8

    3,08E-05

    18

    5,1

    3,21E-05

    19

    5,4

    3,33E-05

    20

    5,7

    3,45E-05

    21

    6

    3,57E-05

    22

    6,3

    3,68E-05

    23

    6,6

    3,79E-05

    24

    6,9

    3,9E-05

    25

    7,2

    0,323744

    26

    7,5

    0,399822

    27

    7,8

    0,52923

    28

    8,1

    0,797185

    29

    8,4

    1,674198

    30

    8,5

    2,664668

    31

    8,55

    3,767701

    32

    8,6

    6,236836

    33

    8,7

    8,15602

    34

    9

    1,243371

    35

    9,3

    0,651753

    36

    9,6

    0,436754

    37

    9,9

    0,325812

    38

    10,2

    0,258195

    39

    10,5

    0,212726

    40

    10,8

    0,18009

    41

    11,1

    0,155552

    42

    11,4

    0,136451

    43

    11,7

    0,121174

    44

    12

    0,108689

    45

    12,3

    0,098304

    46

    12,6

    0,089538

    47

    12,9

    0,082045

    48

    13,2

    0,075572

    49

    13,5

    0,069928

    50

    13,8

    0,064967

    51

    14,1

    0,060575

    52

    14,4

    0,056662

    53

    14,7

    0,053157

    54

    15

    0,049999

    55

    15,3

    0,047142

    56

    15,6

    0,044547

    57

    15,9

    0,042179

    58

    16,2

    0,040012

    59

    16,5

    0,038022

    60

    16,8

    0,03619

    61

    17,1

    0,034497

    62

    17,4

    0,032929

    63

    17,7

    0,031474


     

     

    Рис. 19 Амплитудно – частотная характеристика замкнутой системы (Δω=0,3)

    Построение ФЧХ для замкнутой  системы.

    Фаза выходных колебаний:    

    Таблица 18

    ω

    φ(ω)

    1

    0

    #ДЕЛ/0!

    2

    15

    -89,9971

    3

    30

    -89,9693

    4

    45

    -89,8936

    5

    60

    -89,7495

    6

    75

    -89,5182

    7

    90

    -89,1826

    8

    105

    -88,7272

    9

    120

    -88,1379

    10

    135

    -87,4019

    11

    150

    -86,508

    12

    165

    -85,4464

    13

    180

    -84,2091

    14

    195

    -82,7901

    15

    210

    -81,1857

    16

    225

    -79,3951

    17

    240

    -77,421

    18

    255

    -75,2696

    19

    270

    -72,9515

    20

    285

    -70,4816

    21

    300

    -67,8793

    22

    315

    -65,1678

    23

    330

    -62,3738

    24

    345

    -59,5264

    25

    350

    -58,4337

    28

    375

    0,010701

    29

    390

    0,010289

    30

    405

    0,009908

    31

    420

    0,009553

    32

    435

    0,009224

    33

    450

    0,008916

    34

    465

    0,008628

    35

    480

    0,008358

    36

    495

    0,008105

    37

    510

    0,007866

    38

    525

    0,007642

    39

    540

    0,007429

    40

    555

    0,007228

    41

    570

    0,007038

    42

    585

    0,006857

    43

    600

    0,006686

    44

    615

    0,006523

    45

    630

    0,006367

    46

    645

    0,006219

    47

    660

    0,006078

    48

    675

    0,005943

    49

    690

    0,005814

    50

    705

    0,00569

    51

    720

    0,005571

    52

    735

    0,005457

    53

    750

    0,005348

    54

    765

    0,005243

    55

    780

    0,005143

    56

    795

    0,005046

    57

    810

    0,004952

    58

    825

    0,004862

    59

    840

    0,004775

    60

    855

    0,004691

    61

    870

    0,00461

    62

    885

    0,004532

    63

    900

    0,004457

    64

    915

    0,004384

    65

    930

    0,004313


     

    Рис. 20. Фазо – частотная характеристика замкнутой системы (Δω=15)

    3. Оценка качества переходного  процесса по виду вещественно  – частотной характеристики

    Вещественно – частотная характеристика (ВЧХ) – это зависимость между  вещественной составляющей (Re(w)) и частотой w.

    Таблица 19

    ω

    Re(ω)

    1

    0

    0

    2

    25

    -4,6E-10

    3

    50

    -7,7E-09

    4

    75

    -3,8E-08

    5

    100

    -1,1E-07

    6

    125

    -2,7E-07

    7

    150

    -5,3E-07

    8

    175

    -9,4E-07

    9

    200

    -1,5E-06

    10

    225

    -2,3E-06

    11

    250

    -3,4E-06

    12

    275

    -4,6E-06

    13

    300

    -6,1E-06

    14

    325

    -7,8E-06

    15

    350

    -9,6E-06

    16

    375

    -1,1E-05

    17

    400

    -1,3E-05

    18

    425

    -1,4E-05

    19

    450

    -1,6E-05

    20

    475

    -1,6E-05

    21

    500

    -1,7E-05

    22

    525

    -1,7E-05

    23

    550

    -1,7E-05

    24

    575

    -1,7E-05

    25

    600

    -2,1E-05

    26

    625

    -1,9E-05

    27

    650

    -1,8E-05

    28

    675

    -1,6E-05

    29

    700

    -1,5E-05

    30

    725

    -1,4E-05

    31

    750

    -1,3E-05

    32

    775

    -1,2E-05

    33

    800

    -1,2E-05

    34

    825

    -1,1E-05

    35

    850

    -1E-05

    36

    875

    -9,8E-06

    37

    900

    -9,3E-06

    38

    925

    -8,8E-06

    39

    950

    -8,3E-06

    40

    975

    -7,9E-06

    41

    1000

    -7,5E-06

    42

    1025

    -7,1E-06

    43

    1050

    -6,8E-06

    44

    1075

    -6,5E-06

    45

    1100

    -6,2E-06

    46

    1125

    -5,9E-06

    47

    1150

    -5,7E-06

    48

    1175

    -5,4E-06

    49

    1200

    -5,2E-06

    50

    1225

    -5E-06

    51

    1250

    -4,8E-06

    52

    1275

    -4,6E-06

    53

    1300

    -4,4E-06

    54

    1325

    -4,3E-06

    55

    1350

    -4,1E-06

    56

    1375

    -4E-06

    57

    1400

    -3,8E-06

    58

    1425

    -3,7E-06

    59

    1450

    -3,6E-06

    60

    1475

    -3,4E-06

    61

    1500

    -3,3E-06

    62

    1525

    -3,2E-06

    63

    1550

    -3,1E-06

    Информация о работе Анализ системы управления