Реферат по предмету "Математика"


Передаточные функции одноконтурной системы

Практическая работа № 1
1. По заданным дифференциальным уравнениям определить операторные уравнения при нулевых начальных условиях, передаточные функции, структурные схемы звеньев, характеристические уравнения и их корни. Показать распределение корней на комплексной плоскости.
Оценить устойчивость каждого из звеньев.
а) />; б)/>.
2. По заданной передаточной функции записать дифференциальное уравнение:
/>.
а). Дифференциальное уравнение можно записать в виде:
/>.
Обозначим Y(s) и F(s) как изображения сигналов соответственноy и f, тогда операторное уравнение (при нулевых начальных условиях) примет вид:
1,25s3Y(s) – 4s2Y(s) + 5sY(s) = 3F(s) – sF(s).
Данное уравнение можно преобразовать, вынеся Y(s) и F(s) за скобки:
Y(s). (1,25s3 – 4s2 + 5s) = F(s). (3 – s).
Отсюдаполучено:
/>.
Очевидно, что входной сигнал xотсутствует, и выходной сигнал уопределяется только внешним воздействием f(система, действующая по возмущению): />, то получается уравнение Y(s) = WF(s).F(s). Структурная схема объекта приведена на рис. 1.
/>
Рис.1
/>
Рис. 2
Передаточная функция имеет знаменатель, называемый характеристическим выражением:
A(s) =/>.
Если приравнять данное выражение к нулю, то образуется характеристическое уравнение />, корни которого:
/>, />и />.
Распределение корней на комплексной плоскости показано на рис. 2. По рисунку видно, что корни лежат в правой полуплоскости, следовательно, объект неустойчив.
б) Дифференциальное уравнение можно записать в виде:
/>.
Обозначим Y(s), X(s) и F(s) как изображения сигналов соответственноy, xи f, тогда операторное уравнение (при нулевых начальных условиях) примет вид:
2s2Y(s) + 4sY(s) + 10Y(s) = 3X(s) + 4sF(s).
Данное уравнение можно преобразовать, вынеся Y(s) и X(s) за скобки:
Y(s). (5s2 + 4s + 10) = 3X(s) + 4sF(s).
Отсюдаполучено:
/>.
Если обозначить передаточные функции объекта как
/>и />,
то получается уравнение Y(s) = Wx(s).X(s) + WF(s).F(s). Структурная схема объекта приведена на рис. 3.
/>
Рис. 3
Характеристическая функция имеет вид:
/>,
а характеристическое уравнение:
/>.
Корни этого уравнения равны:
/>и />.
Распределение корней на комплексной плоскости показано на рис. 4:
/>
Рис. 4.
Все корни характеристического уравнения лежат в левой полуплоскости, очевидно, что объект устойчив.--PAGE_BREAK--
Дана передаточная функция вида:
/>
Зная, что по определению, />, получим:
/>, тогда:
/>.
Раскрывая скобки:
/>
Применяя к полученному выражению обратное преобразование Лапласа, находим искомое дифференциальное уравнение:
/>.
Практическая работа № 2
/>

Дана одноконтурная АСР, для которой определена передаточная функция регулятора (Р) с настройками и дифференциальное уравнение объекта управления (ОУ). Требуется определить:
— передаточную функцию разомкнутой системы W∞(s),
— характеристическое выражение замкнутой системы (ХВЗС),
— передаточные функции замкнутой системы Фз(s) – по заданию, Фв(s) – по возмущению, ФЕ(s) – по ошибке,
— коэффициенты усиления АСР,
— устойчивость системы.
Р — ПИ-регулятор с ПФ вида />;
дифференциальное уравнение объекта управления:
/>.
Определим передаточную функцию объекта:
Wоб(s)/>.
Передаточная функция разомкнутой системы имеет вид:
/>
Характеристическое выражение замкнутой системы:
/>;
Передаточные функции замкнутой системы:
/>— по заданию;
/>— по ошибке;
/>— по возмущению.
По передаточным функциям определим коэффициенты усиления путем подстановки в них s= 0:
К3 = Ф3(0) = 1 – по заданию;
КЕ = ФЕ(0) = 0 – по ошибке;
Кв = Фв(0) = 0 – по возмущению.
Определим устойчивость АСР по критерию Гурвица.
Так как коэффициенты ХВЗС а3 = 4, а2 = 6, а1 = 18, а0 = 4 (степень полинома n= 3), то матрица Гурвица имеет вид:
/>
Диагональные миноры матрицы равны соответственно:
/>
Поскольку все определители положительны, то АСР является устойчивой.
Практическая работа № 3
По табличным данным построить переходную кривую объекта, определить параметры передаточной функции объекта, рассчитать настройки ПИД-регулятора, обеспечивающие 20%-е перерегулирование.
DXвх = 5,5 кПа; DY = 0,149 %; tзап = 40 сек
t, мин
20
50
80
110
140
170
200
230
260
DY
0,009
0,032
0,060
0,089
0,116
0,130
0,141
0,149
0,149
Полученная переходная характеристика изображена на рисунке 5:
/>
Рис. 5. Переходная характеристика.
Установившееся значение выходной величины составляет:
/>;
Коэффициент усиления равен:
/>;
Постоянная времени равна:
/>.
Для процесса с 20 % перерегулированием ПИД-регулятора, его настройки:
/>;
/>;
/>.    продолжение
--PAGE_BREAK--
Практическая работа № 4
Дана одноконтурная АСР. Требуется определить:
передаточные функции регулятора и объекта управления,
передаточную функцию разомкнутой системы W∞(s),
характеристическое выражение замкнутой системы (ХВЗС),
передаточные функции замкнутой системы Фз(s) – по заданию,
Фв(s) – по возмущению, ФЕ(s) – по ошибке,
коэффициенты усиления АСР,
примерный вид переходных процессов по заданию, ошибке и возмущению,
устойчивость системы.
Структурная схема АСР:
/>

W1(s): />; W2(s): />;
K1 = 1,2; K0 = 1,0; K= 1,0
Передаточная функция регулятора:
/>.
Передаточная функция объекта управления:
/>.
Определим операторные уравнения звеньев объекта управления: для этого обозначим Y(s) и U(s) как изображения сигналов соответственноyи u, тогда операторные уравнения примут вид:
W1(s): sY(s) = 2U(s);
W2(s): 2s2Y(s)+sY(s)+4Y(s)=7U(s).
Данные уравнения можно преобразовать, вынеся Y(s) и U(s) за скобки:
W1(s): sY(s) = 2U(s);
W2(s): Y(s)·(2s2+s+4)=7U(s).
Отсюда получено:
W1(s): Y(s)= />
W2(s): Y(s)=/>.
Тогда:
/>
/>.
Передаточная функция объекта управления:
/>
Передаточная функция разомкнутой системы:
/>
/>
Характеристическое выражение замкнутой системы:
/>
передаточные функции замкнутой системы
Ф3(s) – по заданию:
/>
ФЕ(s) – по ошибке:
/>
ФВ(s) – по возмущению:
При определении передаточной функции по возмущению принимается Wу.в. = Wоу. Тогда:
/>
/>.
По передаточным функциям определим коэффициенты усиления путем подстановки в них s = 0:
К3 = Ф3(0) = 1 – по заданию;    продолжение
--PAGE_BREAK--
КЕ = ФЕ(0) = 0 – по ошибке;
Кв = Фв(0) = 0 – по возмущению.
Определим устойчивость АСР по критерию Гурвица.
Так как коэффициенты ХВЗС />(степень полинома n= 4), то матрица Гурвица имеет вид:
/>
Диагональные миноры матрицы равны соответственно:
/>
Поскольку все определители положительны, то АСР является устойчивой.
Определим вид переходных процессов по заданию, ошибке и возмущению:
По заданию:
/>
Корни знаменателя:
/>
Изображение разбивается на сумму дробей:
/>.
Тогда оригинал y(t), согласно таблицам, имеет вид:
y(t) = y+ y1,2(t) + y3,4(t) =
/>+/>;
где a1,2, α3,4и w1,2, w3,4 — действительная и мнимая части пары комплексных корней s1,2 и s3,4 соответственно.
C1,2, С3,4 и D1,2, D3,4 – действительная и мнимая части пары коэффициентов М1 и М3 соответственно.
Для корня s0 = 0:
/>;
Для корней />:
/>=/>;
Для корней />:
/>/>;
Тогда:
/>
Получим оригинал:
/>
/>
б) По ошибке:
/>
Корни знаменателя:
/>
Изображение разбивается на сумму дробей:
/>.
Тогда оригинал y(t), согласно таблицам, имеет вид:
y(t) = y1,2(t) + y3,4(t) =
/>+/>;
где a1,2, α3,4 и w1,2, w3,4 — действительная и мнимая части пары комплексных корней s1,2 и s3,4 соответственно.    продолжение
--PAGE_BREAK--
C1,2, С3,4 и D1,2, D3,4 – действительная и мнимая части пары коэффициентов М1 и М3 соответственно.
Для корней />:
/>/>
Для корней />:
/>/>;
Тогда:
/>
Получим оригинал:
/>
/>
в) По возмущению:
/>
Корни знаменателя:
/>
Изображение разбивается на сумму дробей:
/>.
Тогда оригинал y(t), согласно таблицам, имеет вид:
y(t) = y1,2(t) + y3,4(t) =
/>+/>;
где a1,2, α3,4 и w1,2, w3,4 — действительная и мнимая части пары комплексных корней s1,2 и s3,4 соответственно.
C1,2, С3,4 и D1,2, D3,4 – действительная и мнимая части пары коэффициентов М1 и М3 соответственно.
Для корней />:
/>/>
Для корней />:
/>/>;
Тогда:
/>
Получим оригинал:
/>
/>


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Курсовая. Имитационное моделирование управление запасами
Реферат Методы оценки показателей надежности Организация определительных испытаний на надёжность РЭСИ
Реферат Государственные гарантии социальной поддержки безработных граждан
Реферат Правове регулювання безпеки життєдіяльності управління та нагляд за безпекою життєдіяльності
Реферат Развитие личности. Особенности развития личности ребенка и подростка с ограниченными возможностя
Реферат Сравнительный анализ различных теорий эмоций
Реферат Конспект по монографии Е.Т. Гайдара "Государство и эволюция" (1995)
Реферат Системные основы правосубъектности в приложение к естественным правам биологических видов
Реферат Монголо-татарское нашествие и его последствия
Реферат Buddishm Essay Research Paper Buddhism is one
Реферат American Cuture And Globalisation Essay Research Paper
Реферат Церковь и крестьянство во время Отечественной войны
Реферат Имиджмейкинг в индустриальном социуме
Реферат Особенности технологии производства макаронных изделий
Реферат Значение деятельности партии Народная воля на изменение политического процесса в России и трансформацию российского политического строя