WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Томский политехнический университет _ УТВЕРЖДАЮ Декан АВТФ _ Мельников Ю.С.

"_"_1998г.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛИНЕЙНЫХ ОБЪЕКТОВ Методические указания к выполнению лабораторной работы №207 по курсу "Теория автоматического управления" для студентов специальности 21.03.00 - роботы и робототехнические системы Томск - 1998 2 УДК 62.50 Определение частотных характеристик линейных стационарных динамических элементов и систем. Методические указания к выполнению лабораторной работы №207 по курсу "Теория автоматического управления" для студентов специальности 21.03.00. Томск: изд.ТПУ, 1998.- 7 с.

Составители А.В.Воронин, А.М.Малышенко Рецензент доц., канд. техн. наук В.Н.Шкляр Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры интегрированных компьютерных систем управления ""1998г.

Зав. кафедрой ИКСУ проф., д-р техн. наук А.М.Малышенко 3 1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ Целью данной лабораторной работы является приобретение навыков в определении частотных характеристик линейных стационарных непрерывных динамических систем автоматического управления и их элементов, закрепление навыков моделирования указанных устройств на аналоговых вычислительных комплексах.

2 ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ Подготовка к работе должна включать должна включать:

- ознакомление с содержанием данных методических указаний;

- усвоение сведений о частотных характеристиках ( амплитудно-фазовой, амплитудной, фазовой, вещественной, мнимой ) линейных стационарных непрерывных динамических систем по конспектам лекций по курсам "Математические основы кибернетики" или "Теория автоматического управления", а также по приведенной ниже учебной литературе.

3 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ОЦЕНКИ ГОТОВНОСТИ К РАБОТЕ 1. Что понимается под линейной стационарной непрерывной динамической системой (ЛСНДС) 2. Дайте определение комплексного коэффициента передачи, амплитуднофазовой ( АФЧХ ), амплитудной ( АЧХ ), фазовой ( ФЧХ ), вещественной (ВЧХ) и мнимой (МЧХ) частотных характеристик ЛСНДС.

3. Каковы взаимосвязи между АФЧХ, АЧХ, ФЧХ, ВЧХ и МЧХ для заданного элемента или системы 4. Каков физический смысл комплексного коэффициента передачи, амплитудной и фазовой частотных характеристик ЛСНДС 5. Как по передаточной функции ЛСНДС определяются ее АФЧХ, АЧХ, ФЧХ 6. Что понимают под логарифмическими амплатудной ( ЛАЧХ ) и фазовой ( ЛФЧХ ) частотными характеристиками и как они отображаются графически 7. Какие типовые динамические звенья называют звеньями первого и второго порядка 8. Каковы передаточные функции и аналитические выражения для основных частотных характеристик у типовых динамических звеньев первого и второго порядков 9. Какой аппаратурный состав (по функциональному назначению) необходим для экспериментального определения амплитудной и фазовой частотных характеристик ЛСНДС 10. Каковы схемы моделирования устойчивых типовых динамических звеньев первого и второго порядка на аналоговых вычислительных комплексах 4 ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА И ЭКСПЕРИМЕНТА В данной лабораторной работе для закрепления знаний о частотных характеристиках линейных стационарных непрерывных динамических систем и приобретения навыков в их определении аналитическим и экспериментальным путем используется принцип имитационного моделирования. Для этих целей применяется аналоговый вычислительный комплекс АВК-6.

С целью сокращения временных трудозатрат частотные характеристики определяются для относительно простых устройств - электрических четырехполюсников с r,l,c - элементами, представляющих собой динамические звенья первого и второго порядка. Схемы исследуемых четырехполюсников и их моделей на АВК-6 представлены в табл. 1.

Таблица Модель звена Схема набора Экспериментальные исследования на АВК-6 проводятся по схеме, представленной на рисунке 1.

Рис.1 Схема эксперимента Здесь приняты следующие условные обозначения: ЭИ - электронный индикатор; ИЭН - источник эталонных напряжений; МЧ - модель четырехполюсника;

ЭД1, ЭД 2 - эталонные делители напряжения.

Номера схем исследуемых четырехполюсников согласно табл. 1, их параметры, соответствующие различным номерам студенческих бригад при выполнении лабораторной работы, представлены в табл. 2.

Таблица Номера вариантов 1 2 3 4 5 № 1 6 2 5 3 4 1 5 1 4 3 сх 1.5er 1.3e3 1 1.4e4 100 1.6e3 3.75 1.6e3 16 15.4 c 1e - 8 1e - 5 1e - 6 1e - 4 1e - 7 1e - 6 1e - 6 1e - 4 1e - 6 1e - 5 1e - 4 1e - 0.02 1.25 0.l 0.2 0.2 0.k5 770 10 715 8 625 8 750 5 650 k2 10 5 10 10 10 k3 0.0.5 0.4 0.3 0.8 0. Частотные характеристики определяются в режиме непрерывного интегрирования ( нажата кнопка 1 генератора АВК-6 ). Синусоидальный сигнал с генератора подается на вход модели четырехполюсника и на вход 3 коммутатора индикатора по оси Y. Выход модели подключен к входу 1 этого же коммутатора.

По оси X индикатора на этих тактах должна быть подключена временная развертка. В другие два такта работы индикатора по осям X и Y развертываются постоянные напряжения, формируемые соответственно делителями Д1 и Д2.

В результате коммутатор формирует на первом такте осциллограмму выходного сигнала модели, на втором - горизонтальную линейку, на третьем - осциллограмму входного сигнала модели, на четвертом - вертикальную линейку.

Использование этих линеек позволяет измерять уровни входного и выходного сигналов, а также величину фазового сдвига между ними.

Фазовый сдвиг выходного сигнала 1 исследуемой модели относительно входного сигнала 3 на осциллограмме определяется относительной длиной отрезка cf ( см. рисунок 1 ). Его величина в градусах вычисляется по формуле:

cf = 180o.

cd Величины отрезков cf и cd определяются в вольтах с помощью вертикальной линейки, отображаемой на индикаторе АВК-6.

При = 90o обе ветви синусоиды выходного сигнала совмещаются в один график, а при = 0 и = 180o точки излома g и h совмещаются с концами c и d горизонтальной оси. Амплитуды сигналов измеряются при совмещении горизонтальной измерительной линейки с вершиной входной 3 и выходной 1 синусоиды.

5 ПРОГРАММА РАБОТЫ 1. Определить передаточные функции для исследуемых четырехполюсников при заданных параметрах, а также параметры моделей этих четырехполюсников для их схем набора, приведенных в табл.1. Убедиться, что они описывают одни и те же динамические системы.

2. Собрать на АВК-6 схему звена 1-го порядка по заданному преподавателем варианту четырехполюсника с параметрами, соответствующими этому варианту в табл. 2.

3. Определить амплитудную A(j) и фазовую (j) частотные характеристики для модели этого четырехполюсника в двух верхних обеспечиваемых генератором АВК-6 диапазонах. Результаты этого эксперимента занести в табл. 3.

4. Повторить работы по пунктам 2 и 3 для второго заданного четырехполюсника.

5. Построить для первого и второго четырехполюсников вычисленные по их передаточным функциям и экспериментально определенные логарифмические амплитудные ( ЛАЧХ ) и фазовые ( ЛФЧХ ) частотные характеристики (на одном рисунке). Оценить точность экспериментального определения этих характеристик.

6 СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА В отчете по данной лабораторнойработе должны быть приведены:

- цель лабораторной работы;

- схемы и параметры заданных четырехполюсников, их схемы моделирования на АВК-6;

- вывод передаточных функций данных четырехполюсников;

- аналитические выражения для Точки логарифмических амплитудных и фазовых характеристики частотных характеристик этих T четырехполюсиков;

- графики ЛАЧХ и ЛФЧХ Uчетырехполюсников, полученные Uрасчетным путем и экспериментально;

A() - выводы по сравнению расчетных и () экспериментально полученных частотных характеристик.

7 ЛИТЕРАТУРА 1.Теория автоматического управления. Ч. 1 / Под ред.А.А.Воронова.- М.:

Высшая школа, 1985.

2.Теория автоматического управления. Ч. 1 / Под ред.А.В.Нетушила.- М.:

Высшая школа, 1983.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛИНЕЙНЫХ ОБЪЕКТОВ Методические указания по выполнению лабораторной работы Подписано к печати Формат 60х84/16, Бумага писчая №2.

Плоская печать. Усл. печ. л. 0,41. Уч.- изд.л. 0,37.

Тираж 50 экз. Заказ Бесплатно.

ИПФ ТПУ, Лицензия Л.Т №1 от 18.077.94.

Ротапринт ТПУ. 634034, Томск, пр.Ленина,











© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.