Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
Лысьвенский филиал
(ЛФ ПНИПУ)
Методические указания
по выполнению лабораторных работ с примерами выполнения
для студентов всех форм обучения по дисциплине
«Информационно-измерительные системы»
Лысьва 2014
Методические указания к лабораторным работам по дисциплинам «Информационно-измерительные системы» рассмотрены и утверждены на заседании кафедры естественнонаучных дисциплин «___» ____________201_ г. Протокол № ______ от «___» ____ . 201_ .
Разработал
Доцент ЛФ ПНИПУ В.Г. Лопатин
Информационно-измерительные системы: Методические указания по выполнению лабораторных работ / сост. В.Г. Лопатин. Пермский национальный исследовательский политехнический университет. Лысьвенский филиал. Лысьва, 2014.
Настоящие методические указания разработаны в соответствии с требованиями государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования по направлению подготовки бакалавров 230100.62 Информатика и вычислительная техника.
Методические указания предназначены для студентов всех форм обучения для предварительной подготовки и выполнения лабораторных работ по дисциплине «Информационно-измерительные системы».
Рецензент: к.т.н., доцент Е.М.Васильев
|
© Пермский национальный исследовательский политехнический университет. |
|
Лысьвенский филиал, 2014. |
Лабораторные работы
Лабораторные работы по информационно-измерительным системам выполняются с целью закрепления изученного материала и выработки навыков исследования и проектирования конкретных САУ с заданными свойствами. Работы выполняются с помощью прикладного программного обеспечения (VisSim, MatLab, MVS) или численными методами на ПЭВМ (по желанию студента).
Требования к оформлению результатов лабораторных работ
Отчет по лабораторной работе оформляется каждым студентом самостоятельно, на листах формата А4, согласно требованиям ГОСТа и сопровождается ясным текстом, поясняющими схемами и рисунками. По ходу работы даются, при необходимости, ссылки на литературные источники, включая номера страниц.
В отчет к лабораторной работе включаются:
цель лабораторной работы;
индивидуальное задание;
схемы моделирования;
графики;
расчетные формулы и результаты расчета;
необходимые пояснения о ходе выполнения работы;
вывод (4-5 предложений по теме лабораторной работы).
Все графики выполняются на миллиметровой бумаге или в различных редакторах. На графике в обязательном порядке должны быть указаны названия кривых, названия осей, масштаб по осям, начало координат. Если по графику измеряются какие-либо величины, должны быть указаны точки, соответствующие координатам измеренных величин.
Вывод к лабораторной работе должен кратко и ясно отражать суть выполнения лабораторной работы. В выводе указываются основные результаты, полученные по ходу выполнения работы, а также теоретические выкладки, сопровождающие эти результаты.
Л
Лабораторная работа №1 Изучение временных характеристик типовых динамических звеньев
Цель работы: экспериментальное определение временных характеристик типовых динамических звеньев.
Краткие теоретические сведения
Переходная характеристика звена представляет собой график изменения во времени выходной величины звена, вызванного подачей на его вход единичного ступенчатого воздействия.
Единичное ступенчатое воздействие – это воздействие, которое мгновенно возрастает от нуля до единицы и далее остается неизменным. Аналитическое выражение для переходной характеристики – переходная функция – обозначается h(t). Аналитическое выражение единичного ступенчатого воздействия – единичная ступенчатая функция – обозначается 1(t) и может быть описана следующим равенством:
Таким образом, h(t) – это выражение для у(t) при х(t) = 1 (t).
Импульсная характеристика представляет собой реакцию звена на единичный импульс. Единичный импульс — это математическая идеализация предельно короткого импульсного сигнала. Единичный импульс — это импульс, площадь которого равна единице при длительности, равной нулю, и высоте, равной бесконечности. На рис. 1.1-б, он условно показан в виде утолщения на оси ординат.
Рис.1.1. Единичное ступенчатое (а) и импульсное (б) входные воздействия
Аналитическое выражение для импульсной переходной характеристики — импульсная переходная функция, или весовая функция (функция веса), — обозначается w(t). Выражение для единичного импульса соответственно называется единичной импульсной функцией или дельта-функцией и обозначается δ(t). Таким образом, w(t) — это у(t) при х(t) = δ(t).
Математически дельта-функцию можно записать так:
Единичная и дельта-функция связаны следующим выражением:
Аналогично выглядит и связь между временной переходной функцией и функцией веса:
или
Воздействия, описываемые ступенчатой или импульсной переходными функциями, представляют собой распространенные виды входных воздействия в автоматических системах. К ступенчатому виду сводятся мгновенное изменение нагрузки электрического генератора, мгновенное возрастание нагрузки на валу двигателя, срабатывание реле и т.д. К импульсному виду можно отнести: кратковременный удар нагрузки на валу двигателя, кратковременный ток короткого замыкания генератора, отключаемый плавкими предохранителями и т.д.