- •Исследование переходных функций элементарных динамических звеньев
- •1. Теоретическая часть
- •1.1. Элементарные динамические звенья
- •1.2. Характеристики динамических звеньев
- •1.3. Требования к временным характеристикам
- •2. Задание к лабораторной работе
- •Приложение 1.
- •3. Варианты заданий
- •4. Требования к отчету
- •5. Контрольные вопросы
1.2. Характеристики динамических звеньев
Динамические свойства звена могут быть определены на основании дифференциального уравнения, описывающего поведение звена в переходном режиме. Решение дифференциального уравнения дает возможность получить переходную характеристику динамического звена, представляющую зависимость выходной величины от времени при ступенчатом входном воздействии.
Кроме переходной характеристики, динамические свойства могут быть выражены и другими закономерностями:
- переходная импульсная (весовая) функция, представляющая собой реакцию звена на импульсное входное воздействие;
- частотные характеристики, представляющие собой реакцию звена на входные воздействия, имеющие характер гармонической синусоидальной функции.
1.3. Требования к временным характеристикам
Переходная функция динамической системы второго порядка представлена на рис. 1.

Рисунок 1. – Переходная функция динамической системы второго порядка
Время нарастания
определим как время, необходимое для
изменения переходной функции от 10% до
90% от ее установившегося значения
.
Максимальное
значение переходной функции обозначим
,
время достижения максимума
,
а процентное превышение установившегося
значения будем рассчитывать по формуле:
превышение
процентное
.
На примере переходной
функции, представленной на рисунке 1,
установившееся значение выходной
величины
.
Время установления
– это время, необходимое для того, чтобы
выходной сигнал вошел в определенную
зону
,
прилегающую к установившемуся значению,
и далее оставался в пределах этой зоны.
Ширину зоны обычно принимают равной
или
от установившегося значения. У системы
второго порядка переходная функция
входит в 2% зону приблизительно за четыре
постоянных времени
,где
– постоянная времени звена (системы);
– коэффициент затухания;
– собственная частота колебаний.
Время достижения
максимума
или максимальное перерегулирование
определяется следующим выражением:
.
2. Задание к лабораторной работе
2.1. С помощью программы MathCAD рассчитать реакцию каждого из звеньев (таблица 1, кроме дифференцирующих и запаздывающего) на единичное ступенчатое воздействие, для чего решить описывающее его дифференциальное уравнение (пример решения дифференциального уравнения в программе MathCAD представлен в приложении 1). Построить график. Параметры звеньев выбрать согласно варианту (таблица 2).
2.2. С помощью программы CLASSIC 3.01 провести моделирование процесса воздействия на исследуемые звенья (таблица 1, кроме дифференцирующих) единичного ступенчатого воздействия; проверить соответствие результатов моделирования и результатов, полученных в 2.1. При сопоставлении графических результатов масштаб и сетка соответствующих графиков должны быть одинаковыми, для удобства сравнения и анализа.
2.3. С помощью
программы MathCAD
для апериодического и колебательного
звена определить значения времени
установления
,
время достижения максимума
и время нарастания
;
параметр
выбрать согласно варианту.
2.4. С помощью
программы MathCAD,
увеличивая каждый
из параметров
,
,
в отдельности на
,
а параметр
на
(по 4-5 значений каждого параметра)
применительно к апериодическому
и
колебательному звеньям, определить
влияние данных параметров на
,
и
.
