Barbara Łysakowska, Grzegorz Mzyk - Komputerowa symulacja układów automatycznej regulacji w środowisku MATLAB, Simulink.pdf

(1307 KB) Pobierz
swp0001.dvi
KOMPUTEROWA SYMULACJA
UKŁADÓW AUTOMATYCZNEJ REGULACJI
W SRODOWISKU MATLAB/Simulink
Barbara ŁYSAKOWSKA, Grzegorz MZYK
WROCŁAW 2005
Opiniodawcy
Stanisław Banka
Danuta Rutkowska
Korekta
Alina Kaczak
Opracowanie komputerowe w systemie LaTeX
Grzegorz Mzyk
Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
Wybrzeze Wyspianskiego 27, 50-370 Wrocław
3
Spis rzeczy
1. Wprowadzenie 7
1.1. Zawarto s´cistrukturapodrecznika .................... 7
1.2. Istotaicelesymulacjikomputerowej ................... 8
2. Srodowisko programowe MATLAB — podstawy 11
2.1. Informacje wst ˛epne............................. 11
2.2. ´ SrodowiskopakietuMATLAB....................... 11
2.2.1. Linia polece ´ n,komunikacjazsystememoperacyjnym...... 12
2.2.2. Definiowanie i modyfikacjazmiennych,obszarroboczy..... 12
2.2.3. Operacjenamacierzach...................... 13
2.2.4. FunkcjealgebrynumerycznejwprogramieMATLAB...... 13
2.3. Tworzenie i uruchamianie M-skryptów.................. 14
2.4. Funkcje pakietu Control System Toolbox ................. 15
2.5. Nakładka graficzna Simulink ....................... 16
2.5.1. Edytor graficzny .......................... 17
2.5.2. Zródłasygnałów (Sources)..................... 20
2.5.3. Rejestratory sygnałów (Sinks)................... 21
2.5.4. Elementy i bloki liniowe z czasem ci agłym (Linear)....... 21
2.5.5. Elementy nieliniowe (Nonlinear) ................. 22
2.5.6. Systemy z czasem dyskretnym (Discrete) ............ 23
2.5.7. Widocznos´cdanychwprogramieMATLAB........... 24
2.6.KorzystaniezfunkcjiHELP........................ 24
3. Charakterystyki czasowe obiektów z czasem ci agłym 25
3.1.Wprowadzenie ............................... 25
3.2. Zakres tematyczny ´cwiczenia ....................... 26
3.2.1. Liniowe równanie ró ˙ zniczkowe,transformacjaLaplace’a .... 26
3.2.2. Opis liniowego systemu dynamicznego z czasem ci agłym w prze-
strzenistanów,systemywielowymiarowe............. 27
3.2.3. Sterowalnosc, osi agalnosc i obserwowalnos ´ c ........... 29
3.3.Badaniakomputerowe ........................... 30
3.3.1. Wyznaczaniecharakterystykczasowych ............. 30
4
3.3.2. Identyfikacja parametrów typowych członówliniowych..... 31
3.3.3. Numeryczny rozkład funkcji wymiernej na ułamkiproste.... 33
3.3.4. Testowanie sterowalnosci i obserwowalno´scisystemu ...... 33
3.3.5. Przykładoweodpowiedziskokowe................. 33
3.4. Przykładypraktyczne ........................... 36
3.4.1. Ładowanie kondensatora w układachRCiCR.......... 36
3.4.2. Zbiornik z ciecz ˛a.......................... 38
3.4.3. Termometr jako układ inercyjny pierwszego rz ˛edu ....... 39
3.5.Podsumowanie ............................... 40
4. Systemy o złozonej strukturze i ich stabilno sc 41
4.1.Wprowadzenie ............................... 41
4.2. Zarys tematyczny ´cwiczenia........................ 42
4.2.1. Strukturaszeregowa........................ 42
4.2.2. Struktura równoległa........................ 43
4.2.3. Struktura szeregowo-równoległa.................. 44
4.2.4. Struktura ze sprz e ˙ zeniemzwrotnym ............... 45
4.2.5. Badanie stabilnosci systemów ze sprz e ˙ zeniemzwrotnym.... 48
4.2.6. Okre slanie stabilnosci systemów za pomoc ˛aMATLAB..... 51
4.3.Badaniakomputerowe ........................... 53
4.3.1. Detekcja rz edu inercyjno´sci .................... 53
4.3.2. Detekcja rz ˛eduastatyzmu..................... 54
4.3.3. Badanie stabilnosci układów zło ˙ zonych.............. 55
4.3.4. StrukturyregulatorówP,PIiPID................ 58
4.3.5. FunkcjepakietuMATLABdobudowaniastruktur ....... 59
4.4. Przykładpraktyczny—wzmacniaczoperacyjny ............. 59
4.5.Podsumowanie ............................... 61
5. Charakterystyki cz estotliwo sciowe obiektów dynamicznych 63
5.1.Wprowadzenie ............................... 63
5.2. Zakres tematyczny ´cwiczenia ....................... 63
5.2.1. Odpowiedz systemu liniowego na pobudzenie sinusoidalne . . . 63
5.2.2. Transmitancjawidmowa...................... 65
5.2.3. Charakterystyki cz estotliwo´sciowe ................ 66
5.2.4. Zapasamplitudyizapasfazy................... 67
5.3. Program cwiczenia ............................. 68
5.4.Komputerowebadaniecharakterystyk .................. 68
5.4.1. Wyznaczaniecharakterystykamplitudowo-fazowych ...... 68
5.4.2. WyznaczaniecharakterystykBodego............... 70
5.4.3. Wyznaczanie g estosci widmowej mocy sygnału ......... 70
5.5. Przykład praktyczny — głowicaradiowa.................. 72
5
6. Liniowe układy automatycznej regulacji z czasem ci agłym 75
6.1.Wprowadzenie ............................... 75
6.2. Własno´sciUARwstanieustalonym ................... 78
6.2.1. Wprowadzenie ........................... 78
6.2.2. Program cwiczenia . . . ...................... 82
6.2.3. Badaniakomputerowe....................... 87
6.3. Kryteria jako´sciregulacji—dobórnastaw ................ 93
6.3.1. Wprowadzenie ........................... 93
6.3.2. Program cwiczenia . . . ...................... 97
6.3.3. Badaniakomputerowe....................... 99
6.3.4. Przyblizona analiza układównieliniowych............ 102
6.4. Przykładypraktyczne ........................... 108
6.4.1. Sterowanie r eczne napełnianiemzbiornika............ 108
6.4.2. Układ Automatycznej Regulacji Cz estotliwo´sci ......... 109
7. Układy automatyki z czasem dyskretnym 111
7.1.Wprowadzenie ............................... 111
7.1.1. Równanie ró ˙ znicowe ........................ 111
7.1.2. Transformacja Z .......................... 112
7.1.3. Transmitancjasystemuzczasemdyskretnym.......... 113
7.1.4. Transmitancjawidmowa...................... 114
7.1.5. Standardowepobudzeniadyskretne................ 114
7.1.6. Stabilnos ´ cukładówzczasemdyskretnym ............ 115
7.1.7. Ekstrapolatoriimpulsator..................... 117
7.1.8. Systempobudzanyprocesemlosowym.............. 118
7.1.9. Identyfikacja liniowych systemów dynamicznych z czasem dys-
kretnym............................... 119
7.2. Program cwiczenia ............................. 123
7.3.Badaniakomputerowe ........................... 124
7.3.1. Wyznaczanie odpowiedzi impulsowych, transformacja Z .... 124
7.3.2. Identyfikacja ............................ 124
7.3.3. Przykładowewynikisymulacjikomputerowej .......... 126
7.3.4. Badanie stabilno´sci......................... 126
7.3.5. Systemy zło ˙ zone .......................... 126
7.3.6. Analiza korelacyjna procesu wyj´sciowego............. 129
7.4. Przykład praktyczny — filtracja dzwi ˛eku ................. 129
7.5.Podsumowanie ............................... 129
Literatura
131
Indeks
133

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin