Методические указания к лабораторной работе №3
по ТАУ
Основные временные характеристики типовых элементов САУ
Выполнили: Гавриленков С.И., Фазли Т.Г.К.
Группа РК9-62
Преподаватель: Солнцев В.И.
Москва, 2014
Методические указания к лабораторной работе №3
Цель работы.
В данной лабораторной работе требуется изучить типовые элементы САУ и получить в среде Matlab Simulink основные временные характеристики, а именно переходные h ( t ) и весовые k ( t ) функции, для каждого из них.
Переходную характеристику требуется построить двумя способами: с помощью линеаризации, т.е. через меню линейный анализ (Linear Analysis), и с помощью моделирования реакции системы на ступенчатое входное воздействие. Весовая функция получается аналогичным образом. Теоретический вид получаемых в результате моделирования функций рассматривается в лекционном курсе по предмету ТАУ и в данных методических указаниях не приводится. Однако, по выполнении данной лабораторной работы, необходимо проверить правильность полученных результатов и, в случае несоответствия с теорией, провести дополнительную проверку правильности всех настроек моделирования по данным методическим указаниям.
Порядок выполнения работы
1.Задание переменных.
В работе параметры блоков будут задаваться параметрически, через скриптовый файл. Для создания скриптового файла необходимо зайти в меню Matlab/New script. Открывается окно скрипта. Записываются значения переменных в виде «обозначение» = «значение», каждое с новой строки (пример – см. рис.1).
Рисунок 1.
Скрипт сохраняется в рабочей папке проекта. После этого файл скрипта появляется в окне ML вместе с остальными файлами в рабочей папке. Для того, чтобы в любом файле моделирования данной сессии ML, занесенные в скрипт переменные верно распознавались и помещались на место их обозначения в модели, необходимо перед моделированием запустить скрипт. Для этого в окне ML необходимо найти в текущей рабочей папке только что созданный скрипт и, нажав по его имени ПКМ, выполнить опцию Run (см. рис.2).
Рисунок 2.
Также есть и иной способ переопределения используемых переменных: их можно задавать непосредственно в командной строке среды ML.
Список переопределяемых в скрипте параметров для данной лабораторной работы:
| K | … |
| T | … |
| ξ | … |
Таблица 1.
В отчете к лабораторной работе необходимо привести данную таблицу с числовыми значениями переопределяемых параметров.
2.Рассматриваемые типовые звенья и порядок их набора.
В данной лабораторной работе необходимо рассмотреть 7 типовых звеньев САУ. Ниже приводится список рассматриваемых звеньев, их передаточные функции, список блоков, необходимых для моделирования, а также настроек блоков для верного выполнения моделирования. При оформлении выполненной лабораторной работы, необходимо в отчете также указать теоретические виды переходной и весовой функций в аналитической форме.
Список всех необходимых для моделирования данной лабораторной работы звеньев среды Simulink :
1. Transfer Fcn
(находится в разделе Simulink library browser/Simulink/Continous/ Transfer Fcn)
2. Gain
(находится в разделе Simulink library browser/Simulink/Commonly used blocks/Gain)
3. Switched derivative for linearization
(находится в разделе Simulink library browser/Simulnk extras/ Linearization/Switched derivative for linearization)
4. Sum
(находится в разделе Simulink library browser/Simulink/Commonly used blocks/Sum)
5. In1
(находится в разделе Simulink library browser/Simulink/Commonly used blocks/In1)
6. Out1
(находится в разделе Simulink library browser/Simulink/Commonly used blocks/Out1)
Рассматриваемые в данной ЛР типовые звенья:
1)Безынерционное звено
Передаточная функция: 
Схема набора из среды Matlab Simulink:
Рисунок 3.
Для набора модели данного типового звена используется блок Transfer Fcn (при желании можно заменить на Gain, с соответствующей подстановкой коэффициента усиления К). Настройки блока Transfer Fcn для каждого из опытов, где оно использовано, приводятся в отдельном разделе далее.
2)Идеальное дифференцирующее звено
Передаточная функция: 
Схема набора из среды Matlab Simulink:
Рисунок 4.
Для набора модели данного типового звена используются блоки Gain и Switched derivative for linearization. В настройках звена параметр Switch value устанавливается равным единице, что соответствует режиму линеаризации, а в параметр Derivative constant устанавливается значение близкое к нулю (см. рис.5).
Рисунок 5.
3)Идеальное интегрирующее звено
Передаточная функция: 
Схема набора из среды Matlab Simulink:
Рисунок 6.
Для набора модели данного типового звена используется блок Transfer Fcn. Настройки данного блока приводятся в отдельном разделе далее.
4)Дифференцирующее звено 1-го порядка
Передаточная функция: 
Схема набора из среды Matlab Simulink:
Рисунок 7.
Для набора модели данного типового звена используются блоки Gain и Transfer Fcn. Настройки данного блока приводятся в отдельном разделе далее.
5)Апериодическое звено
Передаточная функция: 
Схема набора из среды Matlab Simulink:
Рисунок 8.
Для набора модели данного типового звена используется блок Transfer Fcn. Настройки данного блока приводятся в отдельном разделе далее.
6)Апериодическое звено 2-го порядка
Передаточная функция: 
Схема набора из среды Matlab Simulink:
Рисунок 9.
Для набора модели данного типового звена используется блок Transfer Fcn. Настройки данного блока приводятся в отдельном разделе далее.
7)Дифференцирующее звено 2-го порядка
Передаточная функция: 
При моделировании данного звена через блок Transfer function получаются неудовлетворительные результаты. В этом случае (а так же, при желании, и в предыдущих рассмотренных дифференцирующих звеньях) можно воспользоваться другим, более прямолинейным, способом набора для моделирования. Используется блок Switched derivative for linearization и набирается следующая схема:
Рисунок 10.
Для набора модели данного типового звена используются блоки Gain, Sum и Switched derivative for linearization.