Geum.ru

Математические и программные средства моделирования систем управления

Дипломная работа - Математика и статистика

Другие дипломы по предмету Математика и статистика

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ И ПРОГРАМНЫЕ СРЕДСТВА МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

 

Составить математическую модель и выполнить моделирование САУ, заданной в виде структурной схемы.

Исходные данные модели:

 

  1. Структурная схема САУ.

 

  1. Численные значения коэффициентов передаточных функций блоков системы.

 

К0К1Т1К2Т2К3Т3К4K5T54,82,50,10,50,20,60,11,51,50,2

Перечень работ:

  1. Получить передаточную функцию системы по задающему воздействию.
  2. Получить передаточную функцию системы по возмущающему воздействию.
  3. Получить математическую модель системы в векторно-матричной форме записи. (Получить систему дифференциальных уравнений в пространстве состояний системы, использовать только передаточную функцию по задающему воздействию).
  4. Выполнить моделирование и получить переходную характеристику системы, используя пакет программ MatLab.(использовать только передаточную функцию по задающему воздействию).
  5. Выполнить моделирование и получить переходную характеристику системы, используя пакет программ Simulink.
  6. По результатам моделирования выполнить оценку устойчивости системы, дать рекомендацию по применению системы, устойчивому состоянию, если она не устойчива, то добавить корректирующее звено.

 

АНОТАЦИЯ

 

В данной курсовой работе произведено математическое и программное моделирование системы автоматического управления с помощью программного обеспечения MatLab и Simulink. Приведены результаты как ручного, так и автоматизированного расчета схемы. Также дана рекомендация по применению системы и устойчивому состоянию.

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Социально-экономическое развитие нашей страны возможно лишь при широком внедрении последних достижений науки и техники, на основании которых возможно возрастание производительности общественного производства. Научно-техническая революция стала причиной морального старения приборов и систем, в связи с чем сроки их проектирования и производства стают соизмеримыми со сроками эксплуатации. Поэтому вполне возможно, что система управления морально устареет еще до начала её производства.

Усложнение функций систем и устройств управления приводит к увеличению времени на их проектирование при использовании традиционных ручных методов. Некоторое ускорение процесса проектирования возможно за счет увеличения количества проектировщиков, но этот путь не может дать существенных результатов.

Ускорить и удешевить процесс проектирования возможно лишь путем разработки и внедрения прогрессивных методов при широком использовании электронных вычислительных машин. Автоматизация проектирования есть по сути третьим этапом научно-технической революции, первые два из них - автоматизация производства и управления - фактически уже завершены.

Автоматизация моделирования работ требует использования вычислительной техники. Но существует много задач, решение которых лежит вне возможностей ЭВМ. Приспосабливание таких задач к возможностям техники осуществляется путем разделения процесса моделирования на ряд процедур, а также за счет сохранения за оператором тех функций, которые не могут быть формализированы.

Решение задач анализа на ЭВМ разрешает отказаться от физического макетирования, что есть обязательным при ручном проектировании и требует много времени и денег. Математическое моделирование разрешает использовать модели практически любой точности и получить достаточно точные результаты. При этом возможно задавать такие режимы работы, которые при физическом моделировании задать нельзя.

Анализ математических моделей включает в себе и параметрическую оптимизацию, позволяющую изменять внутренние параметры элементов таким образом, чтобы получить наилучшие результаты. Методы анализа и его результаты не говорят о том, какая структура должна быть, то есть не решают задач синтеза. И все же значение анализа очень большое, так как позволяет перебрать несколько вариантов структуры и сравнить их между собой.

Теория автоматического управления в настоящее время играет значительную роль в современной науке и технике. Современные системы автоматического управления характеризуются высокой сложностью, повышенными требованиями к показателям точности, быстродействия, устойчивости. Для проектирования таких систем в настоящее время применяются программные комплексы. Эти комплексы позволяют проводить моделирование, анализ и систем управления.

Одним из программных комплексов, предназначенный для моделирования систем управления, является комплекс MATLAB/SIMULINK, производимый фирмой Math Works, Inc. Этот программный комплекс широко применяется при разработке систем управления

 

АНАЛИЗ ЗАДАНИЯ, ОБЗОР МЕТОДОВ СОСТАВЛЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ, ВЫБОР МЕТОДА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ.

 

Как известно, любая линейная система автоматического управления (или электромеханическая система), поведение которой может быть описано обычным дифференциальным уравнением порядка п, всегда может быть представлена математической моделью в виде системы п линейных дифференциальных уравнений первого порядка:

 

(1)

 

Если ввести к рассмотрению матрицы коэффициентов

 

(2)

 

а