 |
Преобразование модели Simulink в модель Control System MATLAB
|
|
|
|
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 Control System.
· 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 Control System, используя функции bode и nyquist.
5. Преобразование модели Simulink в модель Control System MATLAB.
· Создать структурную схему в Simulink.
· Извлечь информацию из модели с помощью функции linmod.
· Преобразовать матрицу состояния в модель Control System.
Ход работы
Построение временных характеристик САУ с помощью пакета Control System
На рисунке 1. представлен фрагмент командного окна MATLAB, на котором изображено определение коэффициента передачи системы K1 и постоянной времени T1 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.
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.
Сборка модели системы в Simulink и построение ее переходной характеристики
На рисунке 6 изображена модельная структура системы (1) для пакета Simulink. На рисунке 7 представлен график переходной функции системы (1),
как результат отображения блока Scope на интервале 10 с.
Построение частотных характеристик САУ
На рисунке 8 изображены графические зависимости амплитуды децибелах и фазы в градусах входного сигнала от частоты в логарифмическом масштабе (диаграммы Боде) для заданной САУ. ЛАЧХ и ЛФЧХ системы построены при помощи функции bode.
\
На рисунке 9 изображен график амплитудно-фазовой характеристики (годограф Найквиста) заданной САУ, построенный при помощи функции nyquist.
Преобразование модели Simulink в модель Control System MATLAB
На рисунке 10. изображен структура системы в среде Simulink, предназначенная для извлечения из нее матриц состояния для манипуляций с САУ в Control System MATLAB.
На рисунке 11 представлен фрагмент командного окна MATLAB, на котором изображен процесс извлечения матриц состояния системы при помощи функции linmod.
На рисунке 12. представлен фрагмент командного окна MATLAB, на котором изображен процесс получения переменной описания системы в пространстве состояний при помощи функции sys.
|
|
|
Полученная после преобразования модель может применяться для исследования САУ и построения ее временных и частотных характеристик при помощи функций step, impulse, bode, nyquist.
Выводы
В работе ознакомились с основными функциональными средствами ПО MATLAB, пакета Control System и среды численного моделирования структур САУ – Simulink.
Выполненная работа показала эффективность использования среды универсального моделирования MATLAB для определения характеристик систем автоматического управления.
Как видно из п.п. 1, описание системы можно представлять различными способами, что характеризует гибкость применяемого программного обеспечения.
Как видно из п.п. 3 и 5, в сочетании с пакетом Simulink, программный комплекс MATLAB является мощным средством для высокоточного цифрового моделирования САУ.
|
|
|
