Математическое моделирование и расчет систем управления техническими объектами

Операторы преобразования переменных, классы, способы построения и особенности структурных моделей систем управления. Линейные и нелинейные модели и характеристики систем управления, модели вход-выход, построение их временных и частотных характеристик.

Рубрика Математика
Вид учебное пособие
Язык русский
Дата добавления 23.12.2009
Размер файла 509,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

В зависимости от подхода к моделированию и от конкретного содержания элементов исходного множества и элементов отношения модели с раскрытой структурой могут быть представлены структурными схемами, сигнальными графами, системами дифференциальных уравнений в причинно-следственной форме и некоторыми другими формами.

Структурная схема (C-граф) представляет собой причинно-следственную связь звеньев. Линейное звено (рис.7, а) в общем случае имеет любое число входов; оно преобразует сумму входов в единственную переменную выхода по некоторому оператору Wi (рис.7, б):

В частном случае оператора тождественного преобразования звено выступает как сумматор.

Структурная схема является ориентированным графом и состоит из множества вершин W = {W1, , WN} и множества дуг Х = {(Wi, Wj)} - упорядоченных пар вершин. Дугам графа соответствуют переменные xi; i = 1,..., N, а вершинам - звенья. Для того, чтобы отличать рассматриваемый граф от сигнальных графов других типов, назовем его С-графом. На языке теории бинарных отношений С-граф определяется как пара множеств:

С = < W,X >,

Рис.8. Структурная схема (С-граф)

а структурная схема (геометрический образ) называется также диаграммой графа (рис.8). Вершина С-графа - звено общего вида, по определению суммирует переменные заходящих дуг. Это позволяет отказаться от специального элемента суммирования, что отличает С-графы от классических структурных схем.

Дуга С-графа - элемент (Wi, Wj) отношения Х задает причинно-следственную связь между двумя звеньями, причем выход j-го звена является входом i-го. Дуге (Wi, Wj) соответствует переменная xj.

Теоретико-множественное описание систем дает естественный способ ввода и редактирования моделей систем управления как последовательного раскрытия неопределенности. Для этого модели упорядочиваются по рангам неопределенности R = 0, 1, 2, 3.

Множество W звеньев задает модель нулевого ранга Ms(0). Для примера С-графа, диаграмма которого изображена на рис.8, множество перечисляется так:

W = {W1, W2, W3, W4}.

В случае однотипных звеньев можно ограничиться заданием числа вершин графа (звеньев), т.е. мощности множества .

Дополнение модели Ms(0) множеством Х дает модель первого ранга Мs(1) - это топология (топография) системы. Для С-графа, изображенного на рис.8, множество перечисляется так: Х = {(1,3), (1,4), (2,1), (3,2), (4,1)}. В перечислении приведены только индексы (номера) звеньев.

Дальнейшее раскрытие неопределенности достигается при задании структур операторов вершин. Для рассматриваемого класса систем передаточные функции являются отношениями полиномов: Wi(s) = Bi(s) / Ai(s). Задание их структур сводится к указанию степеней mi и ni полиномов Bi и Ai. Когда для всех звеньев заданы структуры операторов, образуется модель системы структурного ранга Мs (2).

Пусть для рассматриваемого примера системы передаточные функции звеньев имеют вид W1(s) = k1; W2(s) = k2 / (1 + T2s)2; W3(s) = -1; W4(s) = -4s / (1 + T4s). Информацию о структурах операторов можно закодировать массивами степеней полиномов числителей и знаменателей передаточных функций: {0,0,0,1} и {0,2,0,1}.

Результатом конкретизации значений всех коэффициентов полиномов является полностью определенная модель третьего, параметрического ранга Мs (3).

Ранее изложено описание собственно системы (автономной системы). Для описания связей системы со средой следует указать звено, на вход которого подается воздействие, и звено, выход которого является выходом системы. На примере С-графа (рис.8) номер входного звена r = 1, а выходного q = 2. В результате оказывается определенной модель системы со связями со средой Mysf (3). При изучении влияния вариаций звеньев на характеристики системы указывается варьируемое звено. На рис.8 им является звено W2.

Сигнальный граф (граф Мэзона) является одной из удобных в теории и расчетной практике форм представления моделей систем управления.

Модель системы в форме сигнального графа определяется как бинарное отношение W на множестве переменных Х = {x1, …, xN}: G = < X,W >

Элементам отношения W = {(xi xj)} ставятся в соответствие операторы преобразования переменных. На диаграммах сигнальных графов переменным отвечают вершины, где суммируются сигналы заходящих дуг, а элементам отношения - дуги. Способы задания моделей различных рангов в форме сигнальных графов те же, что и для С-графов.

Рис.9. Диаграмма сигнального графа

На рис.9 изображена диаграмма сигнального графа - модель топологического ранга, несущая ту же информацию о системе, что и структурная схема (рис.8). Необходимо подчеркнуть, что формы представления моделей и способы их отображения могут быть различными - символьными или алгебраическими (уравнения, матрицы), геометрическими или топологическими (диаграммы графов). Информация о моделях различных рангов R последовательно раскрывается описанием множеств, задающих: состав элементов R = 0; топологию причинно-следственных связей между ними R = 1; структуры операторов R = 2; параметры R = 3.

Теоретико-множественное представление структур систем в форме графов обеспечивает формализацию описания моделей, упрощает кодирование их графических образов, а также разработку алгоритмов анализа систем.

2.7 Типовые звенья автоматических систем управления

При исследовании САУ ее разбивают на простые звенья. В результате этого математическое описание каждого звена может быть составлено без учета связей его с другими звеньями, а описание всей САУ получено как совокупность уравнений отдельных звеньев.

Уравнение усилительного звена имеет вид:

y = Kx. (36)

Передаточная функция в этом случае:

W(p) = K. (37)

Амплитудно-фазовая характеристика:

W(j) = K. (38)

Примером усилительного звена является рычаг. Уравнение рычага имеет вид

Уравнение апериодического звена имеет вид:

. (39)

Передаточная функция:

(40)

Амплитудно-фазовая характеристика:

(41)

АФЧХ представляет собой полуокружность с радиусом K/2 и центром в точке (K/2, j*0) на действительной оси (рис.10).

Логарифмическая амплитудная частотная характеристика

(42)

При малых значениях << 1/Т

(43)

На больших частотах, когда >> 1/T

. (44)

В соответствии с выражениями (43) и (44) на рис.10, б приведена ЛАЧХ апериодического звена. Примером апериодического звена является рассмотренная ранее емкость.

Уравнение колебательного звена:

(45)

причем Т1 и Т2 связаны условием

(46)

Это условие означает, что корни характеристического уравнения вида

(47)

соответствуют дифференциальному уравнению (45), являются комплексными. Передаточная функция, соответствующая уравнению (45), имеет вид

(48)

Переходная функция, являющаяся решением уравнения (45) при х = l(t), приведена на рис.11.

Амплитудно-фазовая характеристика звена (рис.12):

. (49)

Примером колебательного звена являются электрический резонансный контур (рис.13)и двухъемкостная схема (рис.14).

Если в уравнении (45) выполняется условие

, (50)

то характеристическое уравнение (47) имеет отрицательные действительные корни. В этом случае звено называется апериодическим звеном второго порядка. Все рассмотренные выше звенья называются статическими.

Уравнение интегрирующего звена:

(51)

или в интегральной форме:

(52)

Переходная функция интегрирующего звена имеет вид (рис.15, а):

; (53)

передаточная функция:

(54)

амплитудно-фазовая характеристика (рис.15, б):

(55)

Иногда применяется другая форма записи уравнения интегрирующего звена:

(56)

Примером интегрирующего звена является емкость с притоком жидкости сверху, причем расход на стоке не зависит от уровня в емкости (рис.16). Такая емкость не обладает самовыравниванием на притоке. Интегрирующее звено называется астатическим.

Уравнение дифференцирующего звена:

(57)

переходная функция:

; (58)

передаточная функция:

; (59)

амплитудно-фазовая характеристика:

, (60)

т.е. она совпадает с положительной мнимой полуосью.

Характеристики дифференцирующего звена обратны характеристикам интегрирующего звена. Идеальных дифференцирующих звеньев в природе не существует, но они используются при анализе сложных систем, из которых можно выделить дифференцирующие звенья.

Звено с запаздыванием без искажения воспроизводит на выходе входную величину, задерживая ее на время запаздывания .

Уравнение такого звена имеет вид:

; (61)

передаточная функция:

; (62)

амплитудно-фазовая характеристика:

. (63)

Примерами таких звеньев являются транспортеры (рис.17), длинные трубопроводы и т.д. Если известны расстояние l и скорость движения ленты транспортера v, то запаздывание можно определить по формуле

. (64)

2.8 Характеристики систем с типовой структурой

Системы с типовой структурой образуются последовательным (рис.18, a), параллельным (рис.18, б) соединениями звеньев или соединением с обратной связью (рис.18, в). Выявление свойств типовых систем в целом связано с построением эквивалентных систем со свернутой структурой (рис.18, г). Эквивалентные системы в терминах вход-выход могут быть представлены в форме дифференциального уравнения

Aэ(р)у(t) = Вэ(р)f(t), (65)

передаточная функция

временная характеристика:

;

частотная характеристика

Дифференциальные уравнения системы, образованной последовательным соединением звеньев, запишутся так:

A1(p)x1(t) = B1(p)f(t);

A2(p)x2(t) = B2(p)x1(t);

y(t) = x2(t).

В результате исключения переменных х1 и х2 получим операторные полиномы уравнения (65):

Аэ(р) = А1(р)А2(р); Вэ(р) = В1(р)В2(р).

Одновременно получаем передаточную функцию эквивалентного звена:

Wэ(s) =W1(s)W2(s). (66)

Временную характеристику - импульсную переходную функцию получаем обратным преобразованием Лапласа передаточной функции (66):

wэ(t) =.

Амплитудная частотная характеристика равна произведению соответствующих характеристик последовательно соединенных звеньев:

Rэ() = R1()R2(),

фазочастотная характеристика равна сумме

э () = 1() + 2(),

ЛАЧХ системы получается в виде суммы

Lэ() = L1() + L2().

На рис.19 изображен пример графического построения ЛАЧХ системы, образованной последовательным соединением интегрирующего звена W1 и апериодического звена первого порядка W2.

Дифференциальные уравнения системы, образованной параллельным соединением звеньев (см. рис.18, б), запишутся так:

А1(p)x1(t) = В1(p)f);

А2(p)x2(t) = В2(p)f(t);

y(t) = x1(t) + x2(t).

В результате исключения переменных xi получим операторные полиномы эквивалентного уравнения (65):

Аэ(p) = А1(p) А2(р);

Вэ(p) = В1(p)А2(p) + А1(р)В2(р).

Передаточная функция эквивалентного звена получается как сумма передаточных функций звеньев:

Wэ(s) = W1(s) + W2(s). (67)

Временная характеристика системы является суммой временных характеристик звеньев:

wэ(t) = w1(t)w2(t).

При параллельном соединении звеньев легко получить вещественную Рэ() и мнимую Qэ() частотные характеристики эквивалентного звена:

Рэ() = Р1() + Р2(); Qэ() = Q1() + Q2().

Диполь передаточной функции Wэ(s) получается:

если одна из передаточных функций звеньев имеет диполь;

звенья имеют одинаковые полюсы А1(si) = A2(si) = 0.

Дифференциальные уравнения типового соединения с обратной связью:

А1(p)x1(t) = В1(p)x3(t);

А2(p)x2(t) = В2(p) x1(t);

x3(t) = f(t) x2(t);

y(t) = x1(t),

где знак «минус» соответствует отрицательной обратной связи, а знак «плюс» - положительной.

Исключение внутренних переменных дает операторные полиномы дифференциального уравнения эквивалентного звена:

Аэ(p) = А1(p)А2(р) B1(p)B2(р);

Вэ(p) = В1(p)А2(p). (68)

Передаточная функция эквивалентного звена:

Wэ(s) = . (69)

Если звенья образуют контур положительной обратной связи, то в формулах (69), (69) используется знак «минус».

Временная характеристика системы с обратной связью wэ(t) сложным образом зависит от w1(t) и wэ(t), поэтому ее удобнее получать обратным преобразованием Лапласа эквивалентной передаточной функции:

wэ(t) =.

Комплексная частотная характеристика системы с обратной связью также сложным образом зависит от частотных характеристик звеньев:

Wэ(j) = . (70)

Свойства системы с обратной связью определяются усилением разомкнутого контура с передаточной функцией Wp(s) = W1(s) + W2(s) на различных частотах. Если усиление контура мало, то можно пренебречь обратной связью. Действительно, по виду выражения (44) можно заключить, что на частотах, где выполняется условие

= 1

имеет место приближенное соотношение

Wэ(j) W1(j).

Практически усиление контура считается малым, если

Lр() = - (16-20) дБ.

С другой стороны, на частотах, где выполняется условие

1,

имеет место другое приближенное соотношение

Wэ(j) .

Система в целом имеет частотную характеристику, близкую к обратной частотной характеристике звена обратной связи. Практически усиление велико, если Lр() > 16-20 дБ. На остальных частотах, где -16 дБ < LP() < 16 дБ, необходимо пользоваться точной формулой (70) или специальными номограммами замыкания.

Рассмотрим пример системы, образованной интегрирующим звеном, охваченным единичной отрицательной обратной связью (рис.20, а). На рис.20, б изображены ЛАЧХ L1 и L2 этих звеньев. На частотах < 0,1 с-1 усиление контура превышает 20 дБ.

Следовательно, амплитудно-частотная характеристика замкнутой системы на этих частотах определяется только свойствами звена обратной связи, т.е. замкнутая система на низких частотах с большой степенью приближения ведет себя как безынерционное звено с единичным усилением.

Напротив, на частотах > 10 с-1 усиление контура ниже -20 дБ. Здесь контур практически разомкнут - замкнутая система ведет себя как интегрирующее звено,

Wэ(s) =.

На комплексной частоте нуля передаточной

функции Wp усиление контура равно нулю, т.е. контур как бы разомкнут на соответствующей комплексной частоте. Если Wp имеет такой полюс, то в разложении Wp на сумму простейших дробей соответствующий коэффициент Сi равен нулю.

На рис.21 изображена структурная схема системы с единичной обратной связью, где звено в прямой цепи

W1(s) = Wp(s)

представлено как параллельное соединение простейших звеньев.

2.9 Неопределенность моделей систем управления

Математические модели не отражают исчерпывающим образом динамические свойства систем управления в силу идеализации и упрощений, неизбежных при моделировании, неточной реализации алгоритмов управления и изменений характеристик объектов и других элементов в процессе эксплуатации. Если изменения характеристик происходят достаточно медленно по сравнению с длительностью процессов управления, то вместо нестационарных моделей (например, дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами) можно рассматривать стационарные модели.

Модели систем управления строятся для строго оговоренных условий взаимодействия со средой, и их адекватность оригиналам определяется и характеристиками воздействий. Значения параметров, структура и класс операторов зависят от амплитуд изменения и частотного спектра сигналов.

Линейные модели обычно строят для малых отклонений переменных от выбранных установившихся режимов. Если амплитуды сигналов превышают некоторое определенное значение А, то приходится строить нелинейные модели, как правило, учитывающие всевозможные ограничения в реальных элементах. Иногда область адекватности линейных моделей ограничивается малыми амплитудами а, для которых следует учитывать такие нелинейные явления, как зону нечувствительности, сухое трение и др.

Выбранные структуры операторов (порядки дифференциальных уравнений) обеспечивают адекватность моделей по отношению к сигналам, частоты которых не превышают заданного предела. Границу области адекватности обычно удается несколько расширить путем усложнения структуры операторов. На рис.22 показана область адекватности моделей на плоскости амплитуд а и частот сигналов.

Таким образом, модели систем управления оказываются не полностью определенными. При интерпретации результатов анализа и синтеза необходимо всегда иметь в виду неполную определенность моделей и учитывать ограниченность области их адекватности. Анализ наряду с выявлением основных свойств поведения систем управления должен включать и исследование чувствительности характеристик к вариациям параметров, структур операторов и топологии систем.

3. Нелинейные элементы систем управления

3.1 Безынерционные нелинейные элементы

В теории и практике управления элементы и системы рассматривают как преобразователи сигналов - носителей информации о цели, состоянии объекта и воздействиях среды (рис.23). Как известно, линейный безынерционный элемент полностью задается значением его коэффициента усиления.

Нелинейные зависимости между постоянными значениями входных и выходных сигналов у = Р'(х) могут задаваться аналитически, графически или таблично. В том случае, когда нелинейный элемент (НЭ) имеет один вход и один выход, особенно наглядны графики статических характеристик (СХ) (рис.24).

Условия преобразования сигналов безынерционными НЭ зависят от уровней сигналов и не зависят от их частоты. Приведем некоторые примеры безынерционных НЭ и их СХ.

Рассмотрим нелинейные элементы с кусочно-постоянными СХ. Простейшим представителем нелинейностей этой группы является так называемое идеальное реле (рис.25, а):

Более тонкое изучение может показать, что релейное устройство имеет гистерезис (рис.25, б). Выражение для двузначной СХ с разрывами первого рода можно записать так:

где b - половина зоны неоднозначности СХ; y0 - состояние реле, равное значению у до входа в зону неоднозначности. Таким образом, этот безынерционный НЭ обладает памятью: значение его выхода определяется не только значением входа в тот же момент, но также и предысторией (состоянием) НЭ по уровню сигнала.

Другим типом НЭ с кусочно-постоянной однозначной СХ является квантование сигналов по уровню в преобразователях аналог-код, предназначенных для ввода информации о состоянии непрерывных процессов в цифровые управляющие устройства (рис.25, в). Малая разрядность ЭВМ может оказаться существенным препятствием к достижению высокой точности и хорошего качества процессов в окрестности положений равновесия.

Теперь обратимся к нелинейным элементам с кусочно-линейными СХ. На рис.26, а показан график СХ НЭ типа «насыщение»:

Как правило, эта нелинейность вводится в модели для учета ограничений уровней переменных при исследовании поведения систем управления в режимах больших отклонений от положения равновесия.

Нелинейный элемент типа «зона нечувствительности» (рис.26, б) учитывает реальные свойства датчиков, исполнительных механизмов и других устройств при малых входных сигналах.

Нелинейность типа «люфт» (рис.26, в) является многозначной - одному значению входа соответствует бесчисленное множество (континуум) значений выхода. Этот НЭ моделирует кинематические сочленения механических приборов и устройств (например, редукторов).

Приведенные кусочно-линейные СХ непрерывны, но имеют разрыв производной dy/dx. Существуют и кусочно-линейные СХ с разрывами первого рода.

Рассмотрим нелинейные элементы с гладкими СХ. Гладкие СХ имеют непрерывные производные. Таковыми являются характеристики термопары (рис.27, а), устройства возведения входного сигнала в квадрат (рис.27, б), в куб (рис.27, в), индукционных электромеханических преобразователей угла, электромагнитных явлений с гистерезисом и др.

Нелинейные зависимости между значениями входа и выхода можно задавать параметрически - парой функций x(t), y(t); исключая параметр t, получим непосредственную связь между переменными входа и выхода. В случае однозначных СХ в качестве входа x(t) особенно удобен периодический сигнал треугольной формы с достаточной амплитудой, выход НЭ будет периодически повторять форму СХ. Для сложных НЭ с неоднозначными СХ выбор функции x(t) из условия исчерпывающего задания НЭ парой вход-выход является нетривиальной задачей. По существу, речь идет об экспериментальном исследовании НЭ, успех которого зависит от априорной информации.

3.2 Динамические нелинейные элементы

В общем случае дифференциальные уравнения, описывающие элементы систем или сами системы, являются нелинейными:

(71)

Иногда они разрешаются относительно старшей производной переменной выхода:

(72)

Примерами служат дифференциальные уравнения математического маятника и уравнение Ван дер Поля:

Часто дифференциальные уравнения представляются в форме Коши:

(73)

где - вектор переменных состояния; - вектор-функция; - функция выхода. В уравнениях (71)-(73) предполагается, что нелинейные функции заданы аналитически.

Временная характеристика динамического линейного элемента - функция веса w(t) позволяет связывать переменные входа и выхода с помощью интеграла свертки. В линейных динамических элементах условия преобразования сигналов определялись лишь частотным спектром сигнала и не зависели от его уровня. Преобразование сигналов динамическими НЭ в значительной степени зависит как от уровней сигналов, так и от их частотных спектров.

3.3 Нелинейные модели с раскрытой структурой

Во многих случаях нелинейные модели появляются в результате дополнения линейных моделей нелинейными элементами, учитывающими такие естественные факторы, как ограниченность управляющих воздействий, наличие зоны нечувствительности в измерительных и исполнительных элементах, люфтов в кинематических сочленениях или искусственное введение нелинейностей в алгоритмы управления для получения свойств, недостижимых в линейных системах.

Простейший пример такой модели - нелинейный интегратор dy/dt = F(x) структурно изображается как последовательное соединение безынерционного НЭ и линейного интегрирующего звена (рис.28). На рис.29, а изображен другой пример - модель системы с обратной связью в форме структурной схемы, а на рис.29, б та же модель представлена в форме сигнального графа, одна из дуг которой помечена двумя штрихами, указывающими на нелинейный характер преобразования сигнала.

В этих примерах разделены динамическая линейная часть и безынерционная нелинейность: нелинейные эффекты сосредоточены в безынерционном, а динамические - в линейном элементах.

4. Примеры математических моделей объектов горной электромеханики

Модель асинхронного электропривода резания угледобывающего комбайна

Уравнение моментов:

где

Jэд - момент инерции ротора и приведенных к нему вращающихся частей; - угловая частота тока в сети; s - скольжение двигателя; p - число пар полюсов электродвигателя; Qт - теоретическая производительность гидронасоса; Pо - давление в гидросистеме; н - угловая скорость насоса (равная угловой скорости электродвигателя); Мо - момент резания при толщине срезаемой стружки h = 0; а - коэффициент, зависящий от крепости разрушаемого угля.

Скольжение двигателя для устойчивой части механической характеристики приближенно можно определить по формуле

где sк, Мк - соответственно критическое скольжение и критический момент электродвигателя.

Окончательно получим

где

;

Модель системы регулирования нагрузки на электропривод угледобывающего комбайна в зависимости от скорости подачи

Уравнение относительно момента сил сопротивления резанию в направлении подачи имеет вид:

где - время пробега резцом расстояния между соседними резцами одной линии резания; - скорость подачи резца.

Модель управления скоростью вращения вала электродвигателя постоянного тока шахтной подъемной установки

Уравнение относительно скорости вращения :

где Тэд = L/R - электромагнитная постоянная двигателя; Тм = JR/cecм - электромеханическая постоянная двигателя; kд = 1e - коэффициент усиления двигателя по управляющему воздействию; = R/cecм - коэффициент усиления двигателя по нагрузке; Uвх - напряжение якоря электродвигателя; - частота вращения ротора; Мс - момент нагрузки на валу электродвигателя.

Передаточная функция по нагрузке (возмущению):

Заключение

Достоверную математическую модель объекта можно найти аналитическим путем. Для этого необходимо располагать всесторонними сведениями об объекте (конструкции, законах, описывающих протекающие в нем процессы, условиях функционирования и взаимодействия со средой). Однако часто из-за отсутствия достаточных данных получить решение задачи таким путем не удается. Трудности применения аналитических методов возникают и при описании реальных объектов, процессы в которых имеют сложный характер. Поэтому в подобных случаях эти методы дополняются экспериментальными исследованиями. Преимуществом моделей, полученных теоретическим путем, как правило, является их достаточно общий вид, позволяющий рассматривать поведение объектов в различных возможных режимах.

С практической точки зрения, более привлекательны экспериментальные методы, позволяющие находить модели объектов по результатам измерения их входных и выходных переменных. Хотя эти методы также предполагают наличие априорных сведений об изучаемом объекте, но их характер может быть не столь обстоятельным. Как правило, уровень априорных сведений должен быть достаточным лишь для выбора структуры модели и условий проведения эксперимента. Построение моделей объектов на основе такого подхода обычно называют идентификацией.

Рекомендательный библиографический список

Алексеев А.А. Теория управления: Учебное пособие / А.А.Алексеев, Д.Х.Имаев, Н.Н.Кузьмин, В.Б.Яковлев; СПбГЭТУ, СПб, 1999. 435с.

Борисов Б.М., Математические модели и расчет систем управления техническими объектами: Учебное пособие / Б.М.Борисов, Н.В.Пальянова, В.И.Экгардт; СПГГИ, СПб, 1999. 45с.

Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования: Справочник // Под редакцией А.С.Клюева. М.: Энергоатомиздат, 1989. 368с.

Толпежников Л.И. Автоматическое управление процессами шахт и рудников: Учебник для вузов. М.: Недра, 1985. 352с.

Содержание

Введение

1. Математическое моделирование систем управления

1.1 Операторы преобразования переменных

1.2 Классы моделей

1.3 Способы построения моделей

1.4 Особенности структурных моделей систем управления

2. Линейные модели и характеристики систем управления

2.1 Модели вход-выход

2.2 Построение временных характеристик

2.3 Построение частотных характеристик

2.4 Построение моделей по системе дифференциальных уравнений

2.5 Построение моделей вход-выход по уравнениям в форме пространства состояний

2.6 Модели систем управления с раскрытой причинно-следственной структурой

2.7 Типовые звенья автоматических систем управления

2.8 Характеристики систем с типовой структурой

2.9 Неопределенность моделей систем управления

3. Нелинейные элементы систем управления

3.1 Безынерционные нелинейные элементы

3.2 Динамические нелинейные элементы

3.3 Нелинейные модели с раскрытой структурой

4. Примеры математических моделей объектов горной электромеханики

Заключение


Подобные документы

  • Вводные понятия. Классификация моделей. Классификация объектов (систем) по их способности использовать информацию. Этапы создания модели. Понятие о жизненном цикле систем. Модели прогнозирования.

    реферат [36,6 K], добавлен 13.12.2003

  • Анализ динамических процессов в системе на основе использования построенной аналитической модели. Моделирование с использованием пакета расширения Symbolic Math Tolbox. Построение модели в виде системы дифференциальных уравнений, записанных в форме Коши.

    курсовая работа [863,4 K], добавлен 21.06.2015

  • Структурное преобразование схемы объекта и получение в дифференциальной форме по каналам внешних воздействий. Формы представления вход-выходных математических моделей динамических, звеньев и систем, методов их построения, преобразования и использования.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 09.11.2013

  • Рассмотрение статических и динамических характеристик машины. Выбор математической модели систем электроприводов. Расчет параметров двигателя постоянного тока. Аппроксимация полученной переходной характеристики элементарными динамическими звеньями.

    курсовая работа [833,3 K], добавлен 18.04.2014

  • Основные положения теории математического моделирования. Структура математической модели. Линейные и нелинейные деформационные процессы в твердых телах. Методика исследования математической модели сваи сложной конфигурации методом конечных элементов.

    курсовая работа [997,2 K], добавлен 21.01.2014

  • Разработка проекта системы автоматического управления тележкой, движущейся в боковой плоскости. Описание и анализ непрерывной системы, создание ее математических моделей в пространстве состояний и модели "вход-выход". Построение графиков реакций объекта.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 25.12.2010

  • Возникновение и развитие теории динамических систем. Развитие методов реконструкции математических моделей динамических систем. Математическое моделирование - один из основных методов научного исследования.

    реферат [35,0 K], добавлен 15.05.2007

  • Моделирование как метод научного познания, его сущность и содержание, особенности использования при исследовании и проектировании сложных систем, классификация и типы моделей. Математические схемы моделирования систем. Основные соотношения моделей.

    курсовая работа [177,9 K], добавлен 15.10.2013

  • Моделирование непрерывной системы контроля на основе матричной модели объекта наблюдения. Нахождение передаточной функции формирующего фильтра входного процесса. Построение графика зависимости координаты и скорости от времени, фазовой траектории системы.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 25.12.2013

  • Суть метода пространственной дискретизации. Основные способы замены производной первого порядка. Алгоритм метода конечных разностей. Разбиение математической модели конструкции на непересекающиеся элементы простой геометрии. Матрица контуров и сечений.

    презентация [114,2 K], добавлен 27.10.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.