Высшая школа технологии и энергетики СПбГУПТД

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ»
Кафедра автоматизации технологических процессов и производств
ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
ЛИНЕЙНЫЕ СИСТЕМЫ
Методические указания
к выполнению лабораторных работ
для студентов всех специальностей
Санкт-Петербург
2019

Стоимость выполнения лабораторных работ уточняйте при заказе.

Лабораторная работа 1

Изучение системы имитационного моделирования Matlab
Цель работы: Ознакомление с системой Matlab, приобретение навыков исследования систем автоматического управления с помощью языка Matlab – Control System Toolbox и Robust Control Toolbox
Контрольные вопросы
1. Что из себя представляет система MATLAB и какова область ее применения?
2. С какими видами моделей может работать Control System Toolbox?
3. Каким образом осуществляется построение структурной схемы в Control System Toolbox?
4. Какую команду надо подать на построение звеньев включенных:
- Параллельно;
- Последовательно;
- Встречно-параллельно.
5. Как в Control System Toolbox осуществляется ввод и редактирование параметров блоков?
6. Как в Control System Toolbox осуществляется построение ЛЧХ и АФЧХ системы?
7. Как осуществляется печать графиков переходных процессов?

Лабораторная работа 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТИПОВЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ЗВЕНЬЕВ
Цель работы: Исследование переходных функций, амплитудно-фазовых и логарифмических частотных характеристик интегрирующего, апериодического, реального дифференцирующего и колебательного звеньев.
Контрольные вопросы
1. Как зависит характер переходной функции интегрирующего звена от постоянной времени звена?
2. Как зависит характер ЛЧХ интегрирующего звена от постоянной времени звена?
3. Чему равна ошибка на сопрягающей частоте при использовании асимптотической ЛАХ? 4. Как влияют параметры апериодического звена k и Т на вид АФХ?
5. Как влияют параметры апериодического звена k и Т на вид ЛЧХ?
6. Как зависит характер переходной функции от параметров k и Т реального дифференцирующего звена?
7. Как зависит вид АФХ и ЛЧХ от параметров k и Т реального дифференцирующего звена?
8. Как зависит характер переходной функции колебательного звена от параметров эпсилон и Т?
9. Как зависит вид АФЧХ колебательного звена от параметров эпсилон и Т?
10. Как зависит вид ЛЧХ колебательного звена от параметров эпсилон и Т?

Лабораторная работа 3

АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ САУ ЧАСТОТНЫМИ МЕТОДАМИ
Цель работы: Изучение и приобретение практических навыков применения критерия Найквиста и метода ЛЧХ для анализа устойчивости САУ.
Контрольные вопросы
1. На каком принципе основан частотный критерий устойчивости Найквиста?
2. Как формулируется критерий устойчивости Найквиста?
3. В чем особенность построения АФХ для астатических систем?
4. Чему равен фазовый сдвиг вблизи нулевой частоты для статических и астатических систем?
5. К чему стремится АФХ статических и астатических систем при бесконечно большом увеличении частоты омега?
6. Как определяются запасы по фазе и модулю с помощью АФХ исследуемой системы?
7. Как определяются запасы по фазе и модулю с помощью ЛЧХ исследуемой системы?
8. В чем заключается связь между АФХ и ЛЧХ САУ?
9. В чем физический смысл запасов устойчивости по модулю и фазе?
10. Как определяются порядок САУ и порядок астатизма САУ по АФЧХ и ЛЧХ?

Лабораторная работа 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА В ПЕРЕХОДНОМ РЕЖИМЕ ОТ ИЗМЕНЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ
Цель работы: Практическое освоение методики исследования переходных режимов, функционирования САУ на структурно-аналитических моделях и приобретение соответствующих знаний о влиянии параметров исследуемой системы на основные показатели качества управления.
Контрольные вопросы
1. Какие воздействия являются типовыми при исследовании САУ?
2. По реакции на какое воздействие чаще всего оценивается качество процессов управления?
3. Какими показателями характеризуется качество процессов управления в переходных режимах работы САУ?
4. Какие показатели качества динамики являются основными?
5. Какими методами можно получить переходную функцию исследуемой системы для анализа качества процессов управления?
6. Что такое добротность следящей САУ и как зависит вид переходной функции исследуемой системы от изменения её добротности?
7. Как зависят основные показатели качества исследуемой системы от вариации коэффициента передачи цепи положительной прямой связи?
8. Как зависят основные показатели качества исследуемой системы от коэффициента передачи цепи гибкой обратной связи?
9. Как зависит вид указанных преподавателем промежуточных величин моделируемой системы от изменения добротности и коэффициентов передачи положительной и отрицательной обратной связи?
10. Изменение какого из исследуемых параметров системы сказывается наиболее сильно на её устойчивости?

Лабораторная работа 5

Исследование настроек регуляторов в замкнутом контуре
Цель работы: изучение метода Циглера–Никольса для расчета параметров П-, ПИ- и ПИД- регуляторов и сравнительное исследование системы автоматического управления (САУ) с различными типами регуляторов.
Контрольные вопросы
1. Какие функции выполняет регулятор в системе автоматического регулирования?
2. С какой целью в регулятор вводится интегрирующее звено (интегральная составляющая в управляющее воздействие)?
3. С какой целью в регулятор вводится дифференцирующее звено (воздействие по производной в управление)?
4. Каков результат увеличения (уменьшения) значения коэффициента k П регулятора на временные частотные характеристики?
5. Каков результат увеличения (уменьшения) значения коэффициента k И регулятора на временные частотные характеристики?
6. Каков результат увеличения (уменьшения) значения коэффициента k Д регулятора на временные частотные характеристики?