Автоматизована система дослідження сау в програмному середовищі classic

 

Рисунок 3.8 - Меню Розрахунки вікна характеристик 

Ця операція перевизначає поточну систему як нову номінальну.

     3.3.Вікно  ”Передаточні функції” 

     У цьому вікні виводяться і редагуються  передавальні функції із застосуванням  редактора передавальних функцій, аналогічного тому, який використовується для завдання і редагування операторів блоків початкових моделей.

     Спочатку  виводиться передавальна функція номінальної  системи. Якщо в початковій моделі призначений  варійований блок і безпосередньо  у вікні Характеристики було проведено  зміну оператора варійованого блоку, зафіксовану натисненням кнопки Введення (рис.5.1), то можуть бути виведені також передавальні функції поточної системи і самого варійованого блоку.

     Для номінальної і поточної систем редактор передавальних функцій працює тільки в режимі перегляду, а для варійованого блоку – і в режимі редагування.

      Розгорнене  на весь екран вікно Передавальні функції має вигляд, представлений на рис.3.9.

     

 

     Рисунок 3.9 - Вигляд редактора передаточних функцій 

      Смуга прокрутки, що є праворуч від стовпця  коефіцієнтів, дозволяє виводити на полі вікна всі коефіцієнти поліномів  високих ступенів.

     Для одночасного відображення в компактному  вигляді цілком передавальних функцій  і для документування інформації слід використовувати пункти меню Вигляд -> Передаточні функції (зведення) – рис.5.2.

      При цьому утворюється вікно з  виведенням передавальних функцій в текстовій формі – рис.3.10.

 

Рисунок 3.10 - Панель виведення звідної інформації про передавальні функції

     У першому стовпці указується приналежність  передавальної функції – номінальною, поточною систем і варійованого блоку. Другий і третій стовпці перераховують  коефіцієнти поліномів чисельника і знаменника. Правий стовпець указує ступені аргументу при  коефіцієнтах поліномів.

     Вся інформація вікна або виділена за допомогою миші її частина може бути скопійована в буфер обміну або  записана в текстовий файл даних, для чого на панелі є відповідні кнопки. 

      3.4.Вікно ”Коренева площина” 

      На  рис.3.11. представлена коренева площина і її панель настройки параметрів, Графіки -> Параметри, що викликається з меню. 

Рисунок 3.11 - Коренева  площина і панель настройки параметрів

      Полюси  відображаються перехрестями, нулі - колами.

      Масштаб у бік збільшення може бути змінений також за допомогою “гумової рамки”, тобто розтяганням прямокутника на площині за допомогою миші при  натиснутих кнопці миші і клавіші [Ctrl].

     На  рис.3.12. зображена панель, що викликається з меню Графіки -> тип.

     Використовуючи  цю панель, можна призначити для  виводу тільки полюси або тільки нулі передавальних функцій. 

 

Рисунок 3.12 - Панель Тип для кореневої площини 

      На  рис.3.13. представлена панель виведення звідної інформації в текстовому вигляді. Відображаються нулі і полюси передавальних функцій номінальною, поточною систем, а також варійованого блоку.

 

Рисунок 3.13 - Панель виведення звідної інформації для кореневої площини

      Знайдемо корені та полюси передаточної функції в середовищі Matlab/Simulink. Для цього завантажимо Matlab/Simulink та перейдемо у вікно Command Window (рис.3.14), де сформуємо нашу передаточну функцію за допомогою відповідних команд.

Рисунок 3.14 – Формування передаточної функції в Matlab/Simulink

Далі  знайдемо нулі та полюси передаточної функції(рис.3.15).  

Рисунок 3.15 – Нулі та полюси передаточної функції в Matlab/Simulink 

      Зобразимо отримані результати графічно за допомогою команди pzmap(h) рис.3.16.

Рисунок 3.16 – Графічне відображення нулів та полюсів в Matlab/Simulink 

     Як  бачимо, що результати роботи обох середовищ однакові, але в середовищі Classic більш простійший набір дії, отже він більш придатний для навчальних цілей.

     3.5. Вікно ”Перехідні  процеси” 

      На  рис.3.17. зображені графіки перехідних процесів: вхідної дії, номінальної і поточної систем в середовищі Classic.

     По  меню Графіки -> Тип для вікна Перехідні процеси викликається панель вибору типу і задання параметрів вхідної дії - рис.3.15.

      При заданні синусоїдального вхідного сигналу на панелі вибору типу як параметр з'являється також і частота  коливань.

      Показники якості для перехідних процесів номінальної  і поточної систем, що не розходяться, відображаються в текстовій формі  у вікні, аналогічному по формату зображеному на рис.3.14, - меню Графіки -> Показнтки якості . 

 

Рисунок 3.17 - Графіки перехідних процесів і панель вибору вхідної дії 

      При ступінчастій вхідній дії визначаються час регулювання і стале значення. За умови, що найбільше значення процесу не переверщує стале більш ніж на 100%, визначається перерегулювання; інакше - максимальне (мінімальне) значення.

      Побудуємо графік перехідного процесу в  середовищі Matlab/Simulink за допомогою команди step(h) рис.3.18.

      

Рисунок 3.18 - Графіки перехідних процесів в Matlab/Simulink

      Аналізуючи  отримані результати, можна зробити висновок, що графіки перехідних процесів отримані як в середовищі Classic так і в середовищі Matlab/Simulink однакові. 

      3.6. Вікно ”Частотні характеристики” 

      На  рис.3.19 представлені логарифмічні амплітудні і частотні характеристики .

 

Рис.3.19. Логарифмічні частотні характеристики і панель вибору типу характеристик

      На  цьому ж малюнку зображена  панель вибору типу частотних характеристик  – меню Графіки -> Тип.

      Графіки над віссю частот відображають амплітудні характеристики, під віссю частот - фазові.

      На  осі частот також відображаються модулі нулів і полюсів передавальних  функцій.

      Масштаб, кількість точок і інші параметри змінюються за допомогою панелі - меню Графіки -> Параметри.

      Масштаб у бік збільшення може бути змінений також за допомогою “гумової рамки”, тобто розтяганням прямокутника на площині графіків або на осі частот за допомогою миші при натиснутих кнопці миші і клавіші [Ctrl].

На рис.3.20 зображені амплітудо-фазові частотні характеристики номінальної і поточної систем. 
 

Рисунок 3.20 - Амплітудо-фазова характеристика

      Отримаємо аналогічні характеристики в середовищі Matlab/Simulink . Для цього скористаємося командою freqs(h) рис.3.21 та nyquist(h) рис.3.22.  

     

Рисунок 3.21 - Логарифмічні частотні характеристики в Matlab/Simulink 

        

Рисунок 3.22 - Амплітудо-фазова характеристика в Matlab/Simulink

     Отримані логарифмічні частотні характеристики та амплітудо-фазова характеристика в середовищі Classic однакові з результатами в Matlab/Simulink.

     Висновки  з третього розділу

     В даному розділі було розглянуто аналіз характеристик і показників якості в  програмному  середовищі Сlassic та порівняння з середовищем Matlab/Simulink.

     Отже  отримані результати в обох середовищах однакові, це означає що середовище Classic має певні перспективи і може застосовуватися, як в  навчальному процесі - при вивченні  основ теорії управління, комп'ютерних методів розрахунку складних систем, сучасних методів аналізу структурно-складних систем з використанням теорії графів, так і у проектній практиці в організаціях - при створенні сучасних систем управління об'єктами різного призначення.

 

Заключення

     До  моделювання  вдаються  тоді,  коли потребують пізнання  деяких  властивостей  об’єкта  вивчення,  але при цьому  сам  об’єкт  є недосяжним,  або його вивчення наштовхується на  значні труднощі  і незручності . За таких обставин одним  з  найважливіших  етапів  здійснення моделювання  є  утворення (або  обрання)  спеціального  реального  об’єкта  дослідження –  моделі   з  наступними властивостями:

     –  він  має  властивості,  що  є  подібними  до  відповідних  властивостей

об’єкта досліджування (оригінала), які потребують досліджування;

     – він  є  більш  доступним,  більш  простим  і  зручним  для  досліджування, аніж оригінал, щоб можливо було безпосередньо дослідити бажані властивості.

     Найбільш  дешевим і швидким є математичне моделювання, коли природа утворюваної моделі є знаковою. Математична (теоретична) модель заміщує собою  оригінал  тільки  в  інформаційному  сенсі,  не  маючи  нічого  спільного  з оригіналом  ані  в матеріальній  його  природі,  ані  в  енергетичному  відношенні.

     Програма Classic надає можливість розрахунку в інтерактивному режимі складних систем великої розмірності.

     Зокрема, в курсовій роботі було розглянуто:

• Призначення, основні характеристики і налаштування програмного середовища Classic.
• Форми вводу моделей і типи редакторів програмного середовища Сlassic.
• Аналіз характеристик і показників якості в  програмному  середовищі Сlassic та порівняння з середовищем Matlab/Simulink.

Отже програмне середовище Classic є практичною системою, для аналізу і синтезу структурно-складних систем управління.

 

Список  використаної літератури