
ТОА ЛАБ 10 СКУДРЯ
.pdfЛабораторна робота №10
Дослідження частотних характеристик елементарних динамічних ланок
(АЧХ, ФЧХ)
Виконав: Скудря М.О.
Мета роботи:
вивчення амплітудно-частотних і фазо-частотних характеристик елементів;
оволодіння навиками побудови та дослідження АЧХ і ФЧХ за допомогою математичної системи MathCAD.
1.Ознайомитись з теоретичними відомостями.
Варіант 17
Теоретичні відомості
Однією з форм подання динамічних характеристик елементів та систем автоматичного управління є частотні характеристики. Якщо на вхід динамічної ланки подати гармонічний синусоїдальний сигнал, то після перехідного процесу на її виході настануть теж гармонічні коливання з тією ж частотою. Змінюватись будуть на виході амплітуда коливань та їх фаза. Залежність зміни амплітуди та фази на виході динамічної ланки від частоти вхідного сигналу можна проаналізувати за допомогою амплітудно-частотної (АЧХ) та фазочастотної
(ФЧХ) характеристик. Побудувати АЧХ та ФЧХ можна за допомогою передаточної функції.
Передаточна функція системи при уявному значенні комплексної змінної s = j називається частотною передаточною функцією W(jω), рис. 1.
2. Вивчити передаточні функції, АЧХ і ФЧХ типових динамічних ланок, наведених у табл.1 методичних вказівок до роботи.
|
Передаточна функція |
|
|
Назва ланки |
Частотна передаточна функція |
АЧХ |
ФЧХ |
|
АЧХ і ФЧХ |
|
|
|
|
|
|

1. |
Безінерцій- |
W s k ; W j k ; |
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
на |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
A( )=k; |
( )=0. |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
||||||
(пропорційна) |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W s |
|
k |
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ts 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
2. |
Інерційна |
W ( j ) |
k |
|
|
k(1 j T ) |
; |
|
A |
|
|
|
|
=1/T |
|
||||
j T |
1 2T |
2 |
|
k |
|
|
|
|
|||||||||||
(аперіодична |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
||||||||
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
першого |
А( )= |
|
|
; |
|
|
|
|
|
k/ 2 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-45 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
порядку) |
|
1 ( T)2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
-90 |
|
|
||||||
|
|
arctg( T) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
=1/T |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W s T 2 s2 2 Ts 1 |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
0=1/T |
|
||||||
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
0 |
|
|
||
|
|
W ( j ) (1 2T 2 ) j 2 T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
3. Коли- |
|
|
A |
|
|
|
-90 |
|
|
|||||||||
|
вальна |
А( )= |
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
; |
k |
|
|
|
-180 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
(1 2 T 2 )2 (2 T)2 |
|
|
0 |
0=1/T |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
arctg 1 ( T)2 |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
W s |
|
k |
; |
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. |
Інтегруюча |
|
|
|
|
|
|
|
j |
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
(астатична) |
W ( j ) jk / (k / )e |
|
2 |
|
; |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
-900 |
|
|
|||||||||||
A( )=k/ ; ( )=- /2. |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
W(s)=ks; |
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
W ( j ) jk k e |
j / 2 |
; |
|
|
|
|
900 |
|
|
||||||||
5. |
Диферен- |
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
||||||||
А( )=k ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
ціююча |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|||||
|
( )= /2. |
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
W s ke s ; |
A |
|
|
|
|
|
1 |
||||||
6. Чистого |
W ( j ) e |
j |
cos j sin ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
1 |
|
0 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
запізнювання |
|
А( )=1; |
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
( ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
3. Записати у табл.1 формули для передаточних функцій, АЧХ і ФЧХ всіх елементарних ланок.

|
Передаточна функція |
|
||||||||||||||
Назва ланки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
АЧХ (графік) |
ФЧХ (графік) |
|
АЧХ, ФЧХ (формули) |
|
||||||||||||||
1. Безінерційна |
W s |
k ; |
W j k ; |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
(підсилювальна, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пропорційна) |
A( )=k; ( )=0. |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W s |
|
|
|
k |
|
; |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Ts 1 |
|
|
|
|||||||||||
|
W ( j ) |
|
k |
|
|
|
k(1 j T ) |
; |
|
|||||||
2. Інерційна |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
1 j T |
1 2T 2 |
|
|||||||||||||
(аперіодична |
А( )= |
|
|
|
|
k |
|
|
|
; |
|
|
|
|||
першого |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
1 |
( T)2 |
|
|
|
|||||||||||
порядку) |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
arctg( T) . |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
W s |
k |
; |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
s |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3. Інтегруюча |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
j |
|
|
W ( j ) jk / (k / )e 2 ; |
|
|||||||||||||||
(астатична) |
|
|||||||||||||||
A( )=k/ ; ( )=- /2. |
|
|||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
W(s)=ks; |
|
|
|
|||||||||||
|
W ( j ) jk k e j / 2 ; |
|
||||||||||||||
4. Диференціюю |
|
А( )=k ; |
|
|
|
|||||||||||
ча |
|
|
|
|
||||||||||||
( )= /2. |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
W s ke s ; |
|
|
|
||||||||||||
|
W ( j ) e j |
cos j sin |
|
|||||||||||||
5. Чистого |
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
запізнювання |
|
А( )=1; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( ) .
4.Виконати аналітичні розрахунки АЧХ і ФЧХ за формулами, записаними в табл.1. Підставте значення коефіцієнтів К, Т і τ згідно зданого варіанту, табл.2 методичних вказівок , і прорахуйте кілька значень АЧХ і ФЧХ у граничних (ω=0 та ω, що прямує до нескінченності) та характерних (ω=1, ω=1/Т) точках. Номер варіанту визначається
порядковим номером студента у списку групи. Формули для розрахунків А(ω) та φ(ω) ланок наведені у табл. 1, значення ω та відповідні їм значення А(ω) та φ(ω) показані на графіках у табл.1 методичних вказівок.






