Рис. 4. Многомерная система управления
4
1. АНАЛИЗ САУ, ЗАДАННОЙ СИСТЕМОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ ОПИСЫВАЮЩИХ ЕЕ ДИНАМИКУ
Цель работы: провести анализ временных и частотных характеристик САУ, заданных системой дифференциальных уравнений описывающих ее динамику.
1.1. Задания к курсовому проекту
Даны системы уравнений, описывающих поведение неких систем автоматического управления (табл. 1).
Номер варианта контрольной работы выбирается по двум последним цифрам номера зачетной книжки. Коэффициенты уравнений выбираются по табл. 2, 3. Например: номер Вашей зачетной книжки 99-777. Ваш вариант 77 система уравнений в табл. 1 под номером 8. Значения коэффициентов в таблице 3.2 под номером 7.
Таблица 1 Системы уравнений, описывающих поведение неких систем
автоматического управления
№
1.
Система уравнений
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d |
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y ( t ) |
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dy ( t ) |
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A 2 |
A 3 y ( t ) |
B 1 x 2 ( t ) f |
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dt |
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dt |
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A 4 |
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A 5 x 2 ( t ) B 2 |
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B 3 |
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B 4 x 1 |
( t ); |
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dt |
dt |
2 |
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dt |
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x |
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( t ) |
x ( t ) y ( t ), |
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Вар
0-9
5
№
2.
3.
4.
5.
Продолжение табл. 1
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Система уравнений |
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y ( t ) |
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dt |
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2 |
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A 2 |
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dt |
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A 3 y ( t ) |
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B 1 x 2 ( t ) f |
( t ); |
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( t ) |
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( t ) |
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2 |
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A 5 x 2 ( t ) |
B 2 |
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1 |
B |
1 |
B 4 x 1 ( t ); |
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A 4 |
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3 |
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x |
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( t ) |
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x ( t ) |
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d 2 y ( t ) |
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A 2 |
dy ( t ) |
A3 y ( t ) B1 |
d 2 x 3 ( t ) |
B 2 x 3 |
( t ) f ( t ); |
20- |
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A1 |
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dt |
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( t ) |
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x |
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( t ) B |
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x |
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( t ); |
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dt |
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dx |
2 |
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( t ) |
A7 x |
2 ( t ) B4 |
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dx1 ( t ) |
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B 5 x 1 ( t ) B6 x 3 ( t ) |
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A6 |
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A8 x 1 ( t ) B7 x ( t ) y ( t ), |
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dy ( t ) |
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( t ) |
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A 3 y ( t ) B1 |
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3 |
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B 2 x 3 |
( t ) f ( t ); |
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( t ) x |
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2 |
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A5 x 2 ( t ) B 5 x 1 ( t ) y ( t ) |
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A |
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dt |
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( t ) |
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x ( t ) y ( t ), |
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y ( t ) |
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dy ( t ) |
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( t ) f ( t ); |
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dt |
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( t ) |
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dy ( t ) |
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A 5 x 2 ( t ) |
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B 4 |
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; |
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dt |
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3 |
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( t ) |
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x ( t ) y ( t ), |
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6
№
6.
7.
8.
9.
10.
Окончание табл. 1
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A 3 y ( t ) B1 x 3 ( t ) f ( t ); |
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dt |
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2 |
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3 |
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dx |
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( t ) |
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A7 x 2 ( t ) B 3 |
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dx |
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( t ) |
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B 4 x 1 ( t ) B 5 x 3 ( t ) |
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( t ) |
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x ( t ) y ( t ), |
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dx |
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( t ) f ( t ); |
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( t ) |
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A5 x 2 ( t ) |
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B 4 |
dx 1 ( t ) |
B 5 x 1 ( t ) B6 |
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dy ( t ) |
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x ( t ) y ( t ), |
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A 3 y ( t ) B1 |
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B 2 x 3 ( t ) |
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( t ); |
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( t ) |
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x |
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( t ) B |
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B |
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x |
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( t ); |
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3 |
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( t ) |
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A6 x 2 |
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A |
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( t ) B 5 x 1 ( t ) B6 |
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dt |
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x |
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( t ) x ( t ) y ( t ), |
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d 2 y ( t ) |
A 2 |
dy ( t ) |
A |
3 y ( t ) B1 |
dx 3 |
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( t ) |
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B 2 x 3 ( t ) |
f ( t ); |
80- |
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A |
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dt |
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( t ) |
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B |
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( t ) x |
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( t ); |
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dx 2 ( t ) |
A |
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x |
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( t ) B |
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dx 1 ( t ) |
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( t ) |
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dy ( t ) |
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( t ) x ( t ) y ( t ), |
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d y ( t ) |
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A 2 |
dy ( t ) |
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A 3 y ( t ) B |
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d x 2 ( t ) |
B |
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dx 2 |
( t ) |
B 3 x 2 |
( t ) f ( t ); |
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A1 |
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99 |
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( t ) |
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A5 x 2 ( t ) B 4 x 1 ( t ); |
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( t ) x ( t ) y ( t ), |
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где x(t) – входное воздействие (координата); y(t) – выходное воздействие (координата);
x1(t), x2(t), x3(t), – промежуточные координаты системы;
A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7 , A8, B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7 –
постоянные коэффициенты (значения указаны в табл. 2, 3); f(t) – возмущающее воздействие.
Задание 1
Используя преобразования Лапласа, представить уравнения в операторной форме, определить передаточные функции и построить структурную схему.
Задание 2
Используя правила эквивалентных преобразований, упростить схему, до одного звена с обратной связью и определить передаточные функции по задающему и возмущающему воздействиям замкнутой и разомкнутой системы по цепи обратной связи, а также определить коэффициент усиления.
Задание 3
Используя данные задания, построить амплитуднофазовую (АФЧХ), амплитудную (АЧХ) и фазовую (ФЧХ) частотные характеристики системы.
Задание 4
Используя данные задания, провести анализ устойчивости системы с помощью одного из алгебраических критериев устойчивости и одного из частотных. Если система неустойчива, то определить пути достижения устойчивости.
Задание 5
Используя данные задания и приняв f(t) = 0, определить значения установившейся ошибки системы.
В случае неустойчивой системы задание не выполнять.
8