Методические указания

М одели типовых линейных динамических звеньев строятся на операционных усилителях и имеют вид:

Zвх  ∞

Операционный усилитель – это усилитель постоянного тока с большим коэффициентом усиления и входным сопротивлением, ограниченным выходным напряжением (на наших стендах ). Таким образом, ток I протекает по сопротивлениям Z1, Z2 и передаточная функция модели (знак – возникает при снятии выходного сигнала с выхода ОУ (OUT) и исчезает – при снятии выходного сигнала с выхода ОУ

(

).

Для снятия переходных функций на вход операционного усилителя подается ступенчатый сигнал, выходной сигнал снимается с выхода модели. Вход при этом подключается ко входу осциллографа CH1, выход – к CH2.

До начала эксперимента выход ОУ и входы осциллографов заземляются.

Настраивается развертка осциллографа выбором масштаба по оси времени установкой ее либо в миллисекундах, либо в секундах в зависимости от скорости протекания процессов в модели.

Нажимается кнопка START на осциллографе и кнопка подачи ступенчатого сигнала на стенде, наблюдаются входной и выходной сигналы на осциллографе.

После построения переходных функций образ экрана сохраняется нажатием кнопки PrnScr на клавиатуре:

График восстанавливается из буфера обмена в графическом редакторе Paint и сохраняется для отчета.

Снятие амплитудно-частотных и фазово-частотных характеристик производится автоматически при выборе режима снятия частотных характеристик и задания значений частот.

Снятие амплитудно-частотных и фазово-частотных характеристик производится вручную при выборе соответствующего режима и определения АЧХ и ФЧХ по фигуре Лиссажу, выбрав предварительно масштабы по X, Y и установив параметр режима

Значение амплитудной частотной характеристики на заданной частоте определяется как отношение амплитуд сигналов на выходе и входе звена A()= а значение фазочастотной характеристики можно определить по фигуре Лиссажу и подаче на один вход осциллографа входного, а на другой - выходного сигнала звена. Фаза (угол ) определяется по формуле

Фигура Лиссажу

Контрольные вопросы

1. Что такое весовая и переходная функции объекта (системы), какие сигналы надо подавать на вход системы для их получения, какова связь между этими временными характеристиками.

2. Какие сигналы надо подавать на вход системы (объекта) для получения частотных характеристик.

3. Как снимаются амплитудные и фазовые характеристики систем.

4. Какова связь между передаточной функцией системы и ее комплексным коэффициентом усиления.

5. Записать дифференциальные уравнения, описывающие типовые динамические звенья (а – е).

6. Приведите примеры реальных инерционных, интегрирующих, дифференцирующих и колебательных звеньев. Докажите Ваши утверждения.

7. Обоснуйте методы определения постоянной времени инерционного звена.

8. Выведите выражение для весовой функции колебательного звена.

9. Получите выражения для определения значений сопротивлений и ёмкостей через параметры звеньев.

10. Каковы основные соотношения, связывающие переходную функцию , весовую функцию и передаточную функцию динамического звена (системы)?

11. Какими соображениями необходимо руководствоваться при выборе длительности импульса для снятия переходных функций звена (системы)?

12. Напишите выражения для комплексных коэффициентов усиления типовых звеньев.

13. Напишите выражения для фазочастотных характеристик типовых звеньев.

14. Напишите выражения для амплитудно-частотных характеристик типовых звеньев.

15. Получите выражение ЛАЧХ колебательного звена.

16. Нарисуйте схемы сборки интегрирующего, инерционного и колебательных звеньев.

17. Выведите формулы (3.4) и (3.6).