WdAC/L/Lab1

From WikiZMSI

< WdAC | L

Spis treści

[edytuj]

Laboratorium nr 1 Modelowanie i analiza własności dynamicznych obiektów regulacji

[edytuj]

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi technikami modelowania matematycznego dynamiki obiektów regulacji i badania własności dynamicznych z wykorzystaniem programu MatLab v.7.01 wraz z przybornikami Control System Toolbox oraz Simulink. Efektem końcowym zajęć ma być uzyskanie wiedzy praktycznej, dotyczącej efektywnego stosowania oprogramowania w analizie własności dynamicznych

[edytuj]

Wymagania merytoryczne

Poniższe informacje można odnaleźć w [].

[edytuj]

Rachunek operatorowy Laplace'a

Pojęcie transmitancji operatorowej w dziedzinie „s”, zamiana równań różniczkowych na opis przy użyciu transmitancji, podstawowe własności przekształcenia Laplace'a (twierdzenia : o liniowości, o różniczkowaniu, o całkowaniu, o wartości początkowej, o wartości końcowej).

[edytuj]

Charakterystyki czasowe i częstotliwościowe

Typowe sygnały wykorzystywane w identyfikacji (impuls Diraca, skok jednostkowy, pobudzenie liniowo-czasowe) - formuła matematyczna, wykres, sposób praktycznej realizacji w dowolnym układzie rzeczywistym. Metodyka sporządzania charakterystyk czasowych i częstotliwościowych - podejście praktyczne i analityczne. Skala logarytmiczna i decybelowa.

[edytuj]

Pojęcia podstawowe

Regulator, urządzenie wykonawcze,urządzenie nastawcze, obiekt, zakłócenie, urządzenie pomiarowe, czujnik pomiarowy, przetwornik pomiarowy, węzeł sumacyjny, sprzężenie zwrotne, sygnał sterujący, sygnał sterowany, błąd regulacji, sygnał, przebieg przejściowy, przebieg ustalony, układ dynamiczny (ciągły , liniowy i nieliniowy, stacjonarny i niestacjonarny, o parametrach skupionych i rozłożonych)

[edytuj]

Podstawowe elementy dynamiczne

Obowiązuje znajomość : modelu w postaci transmitancji operatorowej i równania różniczkowego wraz z interpretacją stałych, charakterystyk czasowych (skokowa i impulsowa), charakterystyk częstotliwościowych (amplitudowo-fazowa, amplitudowa i fazowa ), i min.jednego przykładu rzeczywistego układów z wyróżnionym wejściem i wyjściem fizycznym następujących członów dynamicznych :

  • element proporcjonalny,
  • element inercyjny I-go rzędu,
  • element całkujący idealny,
  • element całkujący rzeczywisty,
  • element różniczkujący idealny,
  • element różniczkujący rzeczywisty,
  • element oscylacyjny,
  • element inercyjny II-go rzędu,
  • element opóźniający.
[edytuj]

Wymagania praktyczne

Poniższe informacje można odnaleźć w [].

[edytuj]

Podstawowa znajomość programów MatLab , Control System Toolbox i Simulink

Metodyka tworzenia skryptów w programie MatLab, sposób definiowania transmitancji, operacje na macierzach jak : odwracanie, transpozycja, dodawanie, mnożenie macierzy, itp., podstawowe polecenia do sterowania oknami graficznymi, podstawowe polecenia systemowe: who, whos, path, save, load, diary, clear, pack i inne. podstawowe polecenia CST : printsys, step, impulse, nyquist, bode, pzmap, series, parallel, cloop, feedback, ss2tf, tf2ss, tf2zp, zp2tfi, sgrid, zgrid, poly, eig i inne. Zasady tworzenia modeli i przygotowania symulacji w Simulinku</font>

[edytuj]

Przebieg ćwiczenia

W trakcie ćwiczeń należy samodzielnie przeprowadzić analizę własności dynamicznych wybranych rzeczywistych obiektów regulacji, kierując się przykładem rozwiązywanym na zajęciach wstępnych oraz instrukcją . Istotne jest dokładne zrozumienie natury badanego obiektu, które później posłuży do umiejętnego zaprojektowania układu regulacji. Przy sporządzaniu wykresów należy dokładnie analizować oznaczenia osi współrzędnych oraz zakresy zmienności sygnałów oraz charakter fizyczny sygnałów tj. jednostki i skale.

[edytuj]

Wymagania końcowe

Rozliczenie wykonania ćwiczenia następuje na podstawie sprawozdania (strona tytułowa), zawierającego następujące elementy :

  1. cele, metodyka badań, schematy blokowe itp.
  2. wyniki badań (postaci transmitancji, wykresy itp.)
  3. wnioski wynikające ze szczegółowej analizy wyników
[edytuj]

Pytania kontrolne

  1. Podaj transmitancję, charakterystyki czasowe, charakterystyki częstotliwościowe podstawowych elementów automatyki.
  2. Podaj definicję transmitancji operatorowej.
  3. Podaj składnię polecenia < xxx > dla obiektu opisanego następującą transmitancją operatorową.
  4. Napisz m-skrypt umożliwiający przeprowadzenie analizy czasowej i częstotliwościowej modelu ciągłego opisanego równaniem różniczkowym.
  5. Na czym polega różnica między elementem statycznym i dynamicznym ?
  6. W jakich jednostkach określa się przebieg modułu na charakterystyce amplitudowej ?
  7. Wyjaśnij pojęcie zer i biegunów transmitancji.
  8. Wyjaśnij pojęcia : regulator, węzeł sumacyjny, obiekt, urządzenie zadające, czujnik pomiarowy, przetwornik pomiarowy, urządzenie wykonawczo-nastawcze, sprzężenie zwrotne.
  9. Wyjaśnij pojęcia i podaj oznaczenia zgodne z PN : wartość zadana, błąd regulacji, sygnał sterujący, sygnał sterowany, zakłócenie.
[edytuj]

Bibliografia

  1. Lewandowski A.,Markowski, J.Kostro : AUTOMATYKA w pytaniach i odpowiedziach. WNT, Warszawa, 1985.
  2. Amborski : Teoria sterowania - podręcznik programowany. Wydawnictwo Naukowo techniczne PWN, Warszawa, 1987.
  3. Werszko B.,Chorowski : Mechaniczne urządzenia automatyki. xx, xx.
  4. J.Brzózka : Ćwiczenia z automatyki w Matlabie i Simulinku. PWN, Warszawa, 1997.
  5. M.Żelazny : Podstawy automatyki. xxx, xxx, 000.
  6. L.Dorobczyński J.Brzózka : Programowanie w MatLab. Mikom, Warszawa, 1998.
  7. W.Żydanowicz J.Mazurek, H.Vogt : Podstawy automatyki. Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 1990.
  8. A.Manitius J.Pułaczewski, K.Szacka : Zasady automatyki. WNT, Warszawa, 1974.
  9. T.Kaczorek : Teoria sterowania. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1976.
  10. F.Leja. Funkcje zespolone. PWN, Warszawa, 1967.
  11. K.Ogata. Modern control engineering. xxx, xxx, 000.
  12. W.Pełczewski. Teoria sterowania. WNT, Warszawa, 1980.
  13. A.Pizoń. Elektrohydrauliczne analogowe i cyfrowe układy automatyki. WNT, Warszawa, 1995.
  14. J.Pułaczewski. Podstawy regulacji automatycznej. WSiP, Warszawa, 1980.
  15. R.H.Bishop R.C.Dorf. Modern control systems. xx, xx.
  16. T.Mikulczyński red. Podstawy automatyki. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 1995.
  17. W.Findeisen red. PORADNIK INŻYNIERA AUTOMATYKA. WNT, Warszawa, 1973.
  18. Z.Szopliński. Automatyka stosowana. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, 1980.
  19. W.Cegieła W.Zalewski. Matlab - obliczenia numeryczne i ich zastosowania. xxx, xxx, 000.
  20. D.M.Auslander Y.Takahashi, M. Rabins. Sterowanie i systemy dynamiczne. WNT, Warszawa, 1972.
Źródło: "http://wikizmsi.zut.edu.pl/wiki/WdAC/L/Lab1"