Остальные звенья

Повторить пп.1 – 9 предыдущего раздела для всех остальных звеньев из списка, приведенного в п. 2.2. Заполните протоколы исследований (табл. 2.2) для всех остальных звеньев.

Обратите внимание, что для некоторых звеньев, например колебательного, установленное время просмотра в настройках переходного процесса может оказаться недостаточным. Для увеличения времени просмотра можно использовать кнопку "далее", находящуюся в правом нижнем углу графического окна переходного процесса. Кроме того, для выбора нужной области просмотра графиков можно не только перемещать, но растягивать или сужать нижнюю линию прокрутки. Для растяжения или сужения линии прокрутки необходимо "потянуть" левой кнопкой мыши за тройные стрелки, находящиеся на краях линии прокрутки.

Снимать данные для заполнения строк 3, 4 и 5 таблицы 2.2 надо в той области графика переходного процесса, где наступил установившийся режим работы звена, иначе снятые показания будут неверны. Это особенно актуально при высокочастотных входных сигналах (более 1/2Т). В качестве примера на рисунке 2.6 показан переходный процесс для колебательного звена, построенный при времени просмотра 50 секунд (выбор времени просмотра производился несколькими нажатиями на кнопку "далее" и расширением полосы прокрутки). Из этого рисунка видно, что переходный процесс установился спустя 40 секунд. Поэтому измерения амплитуды Y_max и фазового сдвига t надо производить на временном отрезке от 40 до 50 секунд. На рисунке 2.7 приведен фрагмент предыдущего графика на промежутке времени от 41 до 47 секунд (этот фрагмент получен путем сужения и перемещения линии прокрутки). По графику, изображенному на рис. 2.7, можно снять данные для заполнения таблицы 2.2.

Рис.2.6. Переходный процесс колебательного звена при высокой частоте входного сигнала

Рис.2.7. Фрагмент переходного процесса колебательного звена

2.5.3. Построение частотных характеристик звеньев по экспериментальным данным

Построение частотных характеристик звеньев по экспериментальным данным, полученным в предыдущем разделе, осуществляется во внеаудиторное время (дома).

По данным протоколов исследований (табл. 2.2) заполняются 1 – 7 строки таблицы 2.3. Таблицы данных для построения частотных характеристик нужно заполнить для каждого исследуемого звена.

По значениям строк 1 (частота,  - ось абсцисс) и 3 (А() - ось ординат) строится амплитудная частотная характеристика (АЧХ) звена.

По значениям строк 1 (частота,  - ось абсцисс) и 7 (() - ось ординат) строится фазовая частотная характеристика (ФЧХ) звена. Все значения строк 5 – 7 таблицы 2.3 должны быть отрицательными.

По значениям строк 2 (lg  - ось абсцисс) и 4 (L() - ось ординат) строится логарифмическая амплитудная частотная характеристика (ЛАХ) звена.

По значениям строк 2 (lg  - ось абсцисс) и 7 (() - ось ординат) строится логарифмическая фазовая частотная характеристика (ЛФХ) звена.

Построение амплитудно-фазовой частотной характеристики (АФХ) осуществляется в полярной системе координат. Для каждого значения частоты из строки 1 табл. 2.3 на координатной плоскости откладывается вектор из начала координат, угол смещения которого относительно оси абсцисс (аргумент), равен значению ФЧХ (строка 7) на данной частоте, а длина вектора (модуль) – значению АЧХ (строка 3).

Следует на миллиметровой бумаге построить графики частотных характеристик для всех звеньев.

Данные для построения частотных характеристик ________________________(тип звена)

Таблица 2.3.

№ п/п

Параметр выходного сигнала

ед. изм.

Рассчитанные значения параметров выходного сигнала на каждой частоте

1

Частота, 

рад/с

0,1 Т

0,16Т

0,25 Т

0,4 Т

0,6 Т

1 Т

1,6 Т

2,5 Т

4 Т

6 Т

10 Т

2

Логарифм частоты, lg 

дек

3

АЧХ А() = Ymax/Umax

4

ЛАХ L()=20lg А()

дБ

5

Разность времен, t = tн – tк

с

6

Фазовый сдвиг, () = t  

рад

7

ФЧХ ()  180о / 

град

Построенные графики АФХ, ЛАХ и ЛФХ каждого из звеньев требуется сравнить с аналогичными графиками, полученными в разделе 2.5.1. Оценить величину несовпадения каждой из построенных частотных характеристик и объяснить причину несовпадения графиков.

На полученные в разделе 2.5.1 графики ЛАХ требуется нанести асимптотические ЛАХ. Пример нанесения асимптотической ЛАХ на точную для апериодического звена показан на рисунке 2.8. Оценить в децибелах наибольшее отклонение точной ЛАХ от асимптотической.

Рис.2.7. Точная и асимптотическая (пунктир) ЛАХ апериодического звена