лр / ЛР1
.docx
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ»
Институт информационных и вычислительных технологий
Кафедра Управления и интеллектуальных технологий
Отчёт по Лабораторной работе №1
ПО КУРСУ «Технические средства автоматизации и управления»
«Работа с ЦАП/АЦП в SimnTech»
Выполнили:
Проверил:
Баларев Д.А.
Москва
2025
Цель работы
Освоить практические навыки работы с цифро-аналоговыми (ЦАП) и аналого-цифровыми (АЦП) преобразователями в среде моделирования SimInTech, включая генерацию периодических сигналов, регистрацию переходных процессов и исследование частотных характеристик объектов первого и второго порядков с использованием оборудования National Instruments NI-6251.
Ход работы
Генерация периодического сигнала на выходе ЦАП:
Создали схему общего вида, сняли показания с осциллографа. Параметры сигнала: А=5 В, w=100 рад/с.
Рис.1. Схема для генерации сигнала
Рис.2. Показания осциллографа
Амплитуда сигнала равна 5 В, частота имеет значение 15.86 Гц.
Проверили, что будет с системой, если:
а) Увеличить частоту вывода до 100 КГц и взять шаг расчета 0.00001:
Рис.3. Осциллограмма с измененными параметрами
Увеличилось время расчета. Значит система перестанет успевать выводить данные вслед за осциллографом, значения не будут соответствовать действительности.
б) Запустить работу системы без синхронизации.
Рис.4. Осциллограмма с измененными параметрами
В данном случае скорость расчета больше скорости работы системы, поэтому полученные данные не могут соответствовать действительности.
Вывод по п. 1:
Система работает стабильно, без неожиданных скачков или отклонений, что указывает на правильную работу и настройку.
Отображаемый сигнал соответствует заранее определенным спецификациям или ожидаемому теоретическому поведению системы, что говорит о том, что система работает должным образом.
Регистрация переходного процесса от объекта 1-го порядка
Для регистрации ПП использовали ступенчатое воздействие с амплитудой 5 В. Добавили еще один элемент NI.
Рис. 5. Схема для регистрации ПП звена 1-го порядка.
Рис. 6. График переходного процесса звена 1-го порядка
По переходному процессу сделали вывод, что это апериодическое (инерционное) звено 1-го порядка. Его общая формула передаточной функции представлена в следующем виде:
Определим его параметры:
Рис. 7. График переходного процесса звена 1-го порядка с расчетом
его параметров
После проведенной работы с графиком и последующих расчетов мы получили следующие параметры звена:
К
=
,
где:
-
значение переходного процесса при t
стремящемся к бесконечности,
A – амплитуда входного сигнала;
.
Регистрация частотных характеристик.
Рис. 8. Схема реализации “Гармонического анализатора”
Рис. 9. График ЛАЧХ объекта 1-го порядка
Рис. 10. График ЛФЧХ объекта 1-го порядка
Рис. 11. Годограф объекта 1-го порядка
Вывод по п.3: Анализ частотных характеристик и годографа Найквиста подтвердил, что наше звено — это упругое интегрирующее звено первого порядка.
Исследование объекта 2-го порядка
Рис. 12. График переходного процесса звена 2-го порядка
По переходному процессу сделали вывод, что система является колебательным звеном 2-го порядка.
Формула передаточной функции инерционного звена 2-го порядка:
Получили ЛАЧХ, ЛФЧХ и АФХ и рассчитали параметры звена:
Рис. 13. График ЛАЧХ объекта 2-го порядка
Рис. 14. график ЛФЧХ объекта 2-го порядка
Рис. 15. Годограф объекта 2-го порядка
По графику переходной функции найдем постоянную T:
.
Вывод по п. 4: Анализ частотных характеристик и годографа Найквиста показывает, что система является колебательным звеном 2-го порядка.
Вывод
В результате выполнения лабораторной работы мы научились работать с ЦАП и АЦП в среде SimInTech. Научились генерировать и регистрировать аналоговые сигналы, анализировать динамические свойства систем. Исследование переходных процессов и частотных характеристик объектов первого и второго порядков позволило экспериментально определить их свойства и параметры. Также мы осознали важность корректной настройки параметров дискретизации и синхронизации, т.к. от них напрямую зависит достоверность и точность экспериментальных данных.