Учебное пособие: Системы автоматического управления

Лабораторная работа №1. Анализ САУ с помощью ЭВМ и программного обеспечения MATLAB / Simulink

Цель работы

Воспользовавшись математическим программным обеспечением MATLAB и пакетом Simulink, исследовать систему автоматического управления (САУ).

Программа работы

1. Построить временные характеристики САУ с помощью пакета ControlSystem.

· Задать описание системы, имеющую передаточную функцию вида:

(1)

с помощью функции tf , если .

· Задать описание системы (1) в виде нулей, полюсов и коэффициента передачи с помощью функции zpk .

· Задать описание системы (1) в пространстве состояний с помощью функции ss .

2. Построить временные характеристики:

· переходную – с помощью функции step ;

· импульсную (весовую) – с помощью функции impulse .

3. Собрать модель системы в Simulink и определить переходную характеристику САУ.

4. Построить частотные характеристики САУ с помощью пакета ControlSystem, используя функции bode и nyquist .

5. Преобразование модели Simulink в модель ControlSystemMATLAB.

· Создать структурную схему в Simulink.

· Извлечь информацию из модели с помощью функции linmod .

· Преобразовать матрицу состояния в модель ControlSystem.

Ход работы

1. Построение временных характеристик САУ с помощью пакета ControlSystem

На рисунке 1. представлен фрагмент командного окна MATLAB, на котором изображено определение коэффициента передачи системы K 1 и постоянной времени T 1 и задание специальной переменной sys , содержащей описание системы (1), при помощи функции tf .

На рисунке 2. представлен фрагмент командного окна MATLAB, на котором изображен процесс задания описания системы (1) в виде нулей, полюсов и коэффициента передачи при помощи функции zpk .

На рисунке 3 представлен фрагмент командного окна MATLAB, на котором изображен процесс задания описания системы (1) в пространстве состояний при помощи функции ss . Результатом является специальная переменная описания системы sys и матрицы состояний a ,b ,c ,d .

2. Построение временных характеристик

На рисунке 4 изображен график переходной характеристики системы (1), построенный при наличии специальной переменной описания системы sys и функции step .

На рисунке 5 изображен график весовой функции системы (1), построенный при наличии специальной переменной описания системы sys и функции impulse .