Пример создания модели системы и выбор ее характеристик

Постановка задачи

Создать модель следящей системы, представленной на рисунке 8 ниже, и провести ее исследование. При этом оценить переходные процессы при задании на вход контура слежения синусоидального сигнала.

; ; . K₁ = 3 1/c; t = 0.2 c; T₁=0.6 c; T₂=0.06 c.

Нелинейность – типа ”насыщение”.

Синусоидальный входной сигнал имеетвид: x=A sin (2p f t + j₀), A = 0.3, f=0.5 Гц,

Методика решения

Основные исходные данные

Создадим структурную схему для исследования системы.

Для этого в нашем случае понадобятся следующие блоки:

- из раздела блоков Math Operations (блоки элементов, определяющих математические операции):

– блок Sum ;

- из раздела Continuous (блоки аналоговых элементов):

- блок Integrator

- блок Transfer Fcn – передаточная функция

;

- блок Transport Delay (блок фиксированной задержки сигнала) ;

- из раздела Discontinuities(блоки нелинейных элементов):

- Saturation - нелинейность типа “насыщение”

;

- из раздела Sources (блоки источников сигналов):

- Sin Wave - источник синусоидального сигнала

;

- Step- генератор ступенчатого сигнала

;

- Clock - источник времени (формирует сигнал, величина которого на каждом шаге равна текущему времени моделирования)

;

- из раздела Sinks (блоки приема и отображения сигналов):

- Scope - осциллограф (построение графиков в функции времени, позволяет наблюдать за изменением сигналов в процессе моделирования)

;

- XY Graf - графопостроитель (для построения графика значений одного сигнала в функции другого, верхний вход – для аргумента Х, нижний – для функции Y)

;

- To Workspase - блок записи в рабочую область MatLab (служит для записи данных, поступающих на вход блока в рабочую область системы MatLab)

;

- из раздела Signal & Routing (блоки маршрутизации сигналов):

- Mux - мультиплексор (служит для объединения входных сигналов в вектор)

.

Результат составления модели

Созданная расчетная модель исследуемой следящей системы имеет вид, представленный на рисунке 9.

Как следует из рассмотрения рисунка, для анализа сигналов в процессе моделирования выходы ряда элементов снабжены блокам - приемниками Scope (осциллографами). При этом для сравнения сигналов на входе и выходе элементов предварительно эти сигналы объединены в вектор при помощи мультиплексора.

Результаты моделирования

Ниже представлены сигналы регистрируемые на осциллографах Scope:

- на входе системы xи ошибки Dслежения (рисунок 10)

- на входе и выходе блока задержки (рисунок 11)

- на входе и выходе блока нелинейности (рисунок 12)

Рисунок 13 демонстрирует использование графопостроителя.

На рисунке 14 представлен тот же график (с рисунка 13), но построенный по данным из рабочей области MatLab, которые записаны туда с использованием блока To Workspase

Задание на самостоятельную работу