Методические указания к лабораторным работам по курсу «Теория автоматического управления» (линейные системы)

Московский государственный технический университет
имени Н.Э. Баумана
В.И. Рубцов
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ
ПО КУРСУ
«ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО
УПРАВЛЕНИЯ»
(ЛИНЕЙНЫЕ СИСТЕМЫ)
Москва
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана
2010

УДК 62-52
ББК 32.965
Р82
Рецензент Л.Д. Нечаев
Р82
Рубцов В.И.
Методические указания к лабораторным работам по курсу
«Теория автоматического управления» (линейные системы) /
В.И. Рубцов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. –
37, [3] с. : ил.
Проиллюстрированы методы теории автоматического управления
на примерах и показаны методы использования математических программных систем для решения практических задач в рамках дисциплин «Теория автоматического управления», «Управление в технических системах».
Практические занятия выполняются на персональных компьютерах
в операционной среде Windows с установленной системой MatLab 6.x
и пакетом прикладных программ Control System Toolbox и Simulink.
Для студентов, изучающих теорию автоматического управления
(линейные системы).
УДК 62-52
ББК 32.965
Учебное издание
Рубцов Василий Иванович
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ
ПО КУРСУ «ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ»
(ЛИНЕЙНЫЕ СИСТЕМЫ)
Редактор В.М. Царев
Корректор
Е.В. Авалова
Компьютерная верстка В.И. Товстоног
Подписано в печать 12.11.2010. Формат 60×84/16.
Усл. печ. л. 2,33. Тираж 100 экз. Изд. №166.
Заказ
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана.
105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5.
c
⃝МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010

ВВЕДЕНИЕ
При выполнении сложных расчетных заданий в курсе теории
автоматического управления не обойтись без специализированных компьютерных программ. Одной из таких программ является MatLab и его приложения Control System Toolbox, Simulink и
Symbolic Toolbox. Цель лабораторных работ данного цикла состоит в исследовании и математическом моделировании систем автоматического регулирования разной степени сложности, с одной
стороны, и изучении программы MatLab и ее различных приложений — с другой.

Работа №1. Исследование типовых звеньев систем
автоматического управления
Цель работы — ознакомление с динамическими и частотными
характеристиками типовых звеньев систем автоматического управления (САУ) и получение навыков исследования линейных динамических моделей в среде MatLab Simulink.
Теоретические положения
Типовое звено — это структурно-математическая модель динамического элемента или системы автоматического регулирования
(САР) в целом, обладающая определенным ограниченным набором физических свойств, например способностью к накоплению
или усилению воздействия и инерционностью.
Типовые звенья позволяют провести структурное моделирование системы управления путем замены функциональных элементов их моделями при сохранении связей между элементами.
Свойства структурной модели системы исследуют математическими методами, а результаты исследований проецируют на исходную
САУ
, что позволяет судить о ее физических свойствах.
Типовые звенья по мере увеличения совокупности их свойств
и порядка дифференциального уравнения, которым описываются,
разделяют на следующие:
• простейшие (пропорциональное, интегрирующее и дифференцирующее);
• первого порядка (апериодическое, форсирующее, инерционно-дифференцирующее);
• второго порядка (колебательное и апериодическое второго
порядка).
4