制御工学実験

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    1.実験目的
    2次遅れ系を中心とした動的システムの安定性解析および動特性に関する数値シミュレーションを行う。特に、時間領域の解析を行う。制御対象および閉ループ(PID 制御)系に対する過渡応答の数値計算を通して基本的な制御理論の理解を目的とする。本実験を通して制御工学を中心とした機械工学の専門科目への興味や知識を深め、今後の講義等に生かしていけるようにする。
    <中略>
    2-2.システムの安定性
    システムの動特性を評価するとき、最も重視される特性は、安定性である。機械構造物の場合、安定性が保証されていないものは、暴走や破壊などの危険を伴う。また、ロボットや生産ラインなどで使用される装置では、性能に影響を与える。したがって、あるシステムにおいてその安定性は、最も把握しておかなければならない特性である。制御工学の始まりは回転速度を制御する「ガバナ(調速器)」をいかに安定化するかといった安定化問題からと言われている。制御工学の中でもこのような理由から基本事項となっている。
    そのような安定性を評価する指標が定義されている。あるシステムの伝達関数
    の分母D(s)(Denominator)および分子N(s)(Numerator)を定義したとき、分母多項式D(s) を0 とする解をシステムの極という。極の配置とシステムの特性には関連がある。
    <中略>
    6.2.フィードバック制御系
    MATLAB およびSIMULINK を用いて、PID 制御による閉ループ系のインディシャル応答変化を調べる。制御対象は、式(1)の伝達関数で記述される機械振動系(m = 2、c = 1、k = 1)とする(init trf.m)。また、PID コントローラC(s) の各ゲインパラメータは以下のように設定し数値計算を行う(pid sim.m)。最後に、計算された結果をファイルに保存する(pid sim.dat)。

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    1.実験目的
    2次遅れ系を中心とした動的システムの安定性解析および動特性に関する数値シミュレーションを行う。特に、時間領域の解析を行う。制御対象および閉ループ(PID 制御)系に対する過渡応答の数値計算を通して基本的な制御理論の理解を目的とする。本実験を通して制御工学を中心とした機械工学の専門科目への興味や知識を深め、今後の講義等に生かしていけるようにする。
    2-1.機械振動系
    図1 に、典型的な1自由度振動系の簡易モデル図を示す。m は物体の質量、c は減衰係数、k はバネ定数である。このとき、システムに何らかのアクチュエータを使って制御入力u(t) を加えることが出来るものとする。また、平衡点(N。 P: Natural Position)からの移動変位を出力y(t) とする。次のような伝達関数G(S) が得られる。
    2-2.システムの安定性
    システムの動特性を評価するとき、最も重視される特性は、安定性である。機械構造物の場合、安定性が保証されていないものは、暴走や破壊などの危険を伴う。また、ロボットや生産ラインなどで使用される装置では、性能に影響を与える。したがって、あるシステム..

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