лекции / TsOS_Uchebnoe_posobie_2018

Таблица 15. Значения входного воздействия, реакции ЛДС и значения, хранящиеся в элементах памяти ЛДС, измеренные экспериментально

2.1.4Лабораторное задание

1.Собрать полученную в домашнем задании линейную дискретную систему второго порядка в среде имитационного моделирования РТС «Спектр-2».

2.Снять десять отсчётов импульсной характеристики (ИХ). Снять график АЧХ. Сделать вывод о предназначении данной ЛДС.

3.Снять тринадцать отсчётов реакции линейной дискретной системы на воздействие в виде прямоугольного импульса длиной четыре отсчёта. Снять амплитудный спектр входного и выходного сигнала.

2.1.4.1 Рекомендации к выполнению лабораторной работы

Необходимо запустить программу «Spectr-2» двойным нажатием левой кнопки мыши по исполняемому файлу Spectr2.exe. В открывшемся окне следует выбрать пункт меню «Файл» - «Собрать систему». После выполнения данных действий появится окно «Параметры системы», в которое требуется ввести частоту дискретизации и размер рабочего поля, измеряемое в количестве ячеек.

Открывается редактор систем, имеющий вид, представленный на рисунке

47.

121

Рисунок 47. Рабочее поле Спектр-2 Слева находится дерево устройств. Необходимо щёлкнуть по папке

«Временной тракт». Во внутренней папке «Устройства обработки» находится сумматор (3 вх) и усилитель. Из папки «Линии задержки» берётся линия задержки (ЛЗ). Требуемое количество элементов для рассчитанной в домашнем задании ЛДС переносится на рабочее поле, в усилители записываются значения коэффициентов a и b .

ВАЖНО!! Коэффициенты a (кроме a0 , который по умолчанию

всегда равен 1) вносятся в усилитель со знаком противоположным рассчитанному.

Например, у ЛДС, рассмотренной в примере, коэффициенты b равны b0 1 , b1 0.7 ,b2 0.49 , а коэффициенты a равны a0 1, a1 0.7, a2 0.49 (см. (21)). Тогда коэффициенты для ЛДС необходимо ввести, как показано на рисунке 48. (Окно усилителя раскрывается при нажатии непосредственно на сам усилитель левой кнопкой мыши два раза).

122

Рисунок 48. Ввод коэффициентов в усилители звена ЛДС

Также на рабочее поле ставится генератор тактовых импульсов, который берётся в папке «Вход» - «Генераторы» - ГТИ. ГТИ нужен для подачи на вход ЛДС цифрового сигнала. Для анализа АЧХ ЛДС и спектров сигналов на выходе и на входе необходимо ввести в схему спектроанализатор. Для этого нужно щёлкнуть по свободной клетке рабочего поля правой кнопкой мыши, выбрать «спектр», в появившемся окне нажать «ОК». Последний шаг - добавление на рабочее поле шести вольтметров. Они находятся в папке «Прочее» «Временного тракта». После того как все необходимые элементы введены на поле и расставлены, в верхнем левом углу необходимо нажать кнопку «Соединение устройств» и соединить между собой все элементы фильтра. Вольтметры при этом подключаются к входу и выходу ЛДС, а также к внутренним элементам задержки ЛДС.

Когда фильтр собран, необходимо настроить ГТИ. Для снятия ИХ необходимо подать на вход ЛДС цифровой единичный импульс. Внутренние настройки ГТИ для данной операции: период - размер пачки системы (см. свойства системы, по умолчанию 4096); ширина импульса - 1. Далее открыть все окошки вольтметров, нажать «Обработка очередного отсчёта» (кнопка в виде зелёной стрелки в левом верхнем углу с цифрой «1» см. рис 49 ) и постепенно нажимая на эту кнопку снять десять отсчётов ИХ ( пример снятия первых трёх отсчётов импульсной характеристики см. на рисунках 50, 51, 52) После снятия 10-ти отсчетов ИХ ЛДС, необходимо запустить схему на непрерывное моделирование, нажав кнопку «Запуск» (или клавишу F5 клавиатуры), и снять АЧХ ЛДС в спектроанализаторе (запустив спектроанализатор кнопкой «Спектрограммы в контрольных точках»; линейный масштаб оси ординат спектроанализатора устанавливается отжатием кнопки “log S(F)”).

123

Рисунок 49. Меню «Спектр-2»

Рисунок 50. Снятие первого отсчёта ИХ

Рисунок 51. Снятие второго отсчёта ИХ

124

Рисунок 52. Снятие третьего отсчёта ИХ

Для снятия отсчётов выходного сигнала и спектров реакции и воздействия необходимо проделать те же действия, что написаны выше при изменённых настройках ГТИ: период остаётся тем же, а ширина импульсов ставится равной четырём.

Пример собранной схемы и графиков АЧХ системы, спектров входного и выходного сигнала показаны ниже.

Схема для ЛДС второго порядка представлена на рисунке 53, на котором отмечены:

1 - одно биквадратное звено;

1.1 - сумматор; 1.2-усилитель;

1.3 - элемент линии задержки;

2 - генератор цифровых единичных импульсов;

3 - спектроанализатор и осциллограф.

4- вольтметр

125

Рисунок 53. Схема ЛДС второго порядка с указанием отдельных элементов

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) представленная в линейном масштабе показана на рисунке 54.

Рисунок 54. АЧХ ЛДС второго порядка Амплитудный спектр входного сигнала (прямоугольного импульса)

представлен на рисунке 55 в линейном масштабе.

126

Рисунок 55. Амплитудный спектр воздействия ЛДС Амплитудный спектр выходного показан на рисунке 56.

Рисунок 56. Амплитудный спектр реакции ЛДС на прямоугольный импульс

127

2.1.5 Содержание отчёта

Отчёт должен содержать:

1.Оформленный титульный лист. На нём должно быть указано полное наименование образовательного учреждения, кафедры, дисциплины. А также название лабораторной работы, её номер, ФИО и группа студента, выполняющего лабораторную работу, ФИО и должность преподавателя, проверяющего её, год выполнения лабораторной работы.

2.В отчёте необходимо написать свой вариант и цель лабораторной работы.

3.Результаты выполнения домашнего задания.

4.Заготовки к выполнению лабораторной работы в виде таблиц (заполнение первых двух столбцов таблиц 2 и 3 и всех столбцов таблицы 4, см. приложение), пустых осей и т.д., если это необходимо.

5.Выполнение лабораторной работы (схемы, графики, заполнение таблиц 2-5, см. приложение, экспериментальными данными и анализ полученных результатов)

6.Выводы.

Отчёт может быть оформлен как в рукописном, так и в печатном виде.

128

2.1.6 Приложение. Исходные таблицы для заполнения

Рассчитанные и измеренные значения ИХ

129

130