2. Моделирование устройств радиоавтоматики методом замещения lcr-цепью (практическое занятие 1)

Цель работы:

1) экспериментальное определение показателей качества САУ и установление их связи со структурой и параметрами САУ, определяемыми ее передаточной функцией;

2) приобретение навыков работы со средой моделирования.

2.1. Описание схемы моделирования

При выполнении первого задания необходимо освоить среду моделирования и научиться строить результаты моделирования для переменных схемы и их функциональных преобразований в числовой и графической форме. Поэтому для моделирования предлагается простейшая схема, не требующая трудоемкого ввода и длительного моделирования.

Методом замещения LCR-цепью моделируется САУ с передаточной функцией в разомкнутом состоянии где

N - номер студенческой бригады.

Схема замещения имеет вид, показанный на рис.1.

В схеме используется источник V1 типа «VPWL» из библиотеки «Source.slb». Этот источник вырабатывает напряжение заданной формы, аппроксимируемое кусочно-линейной функцией (в атрибутах «VPWL» следует задать DC=1, AC=1, с помощью параметров Ti и Vi описать ступенчатое воздействие). В схеме также используются элементы L,C,R из библиотеки «Analog.slb», аналоговая земля «AGND» и выводы «Bubble» из библиотеки «Port.slb». Передаточная функция LCR-цепи совпадает с передаточной функцией замкнутой САУ, а параметры определяются с помощью соотношений: C=1e-6 (1мкФ), L=T₂/(K_VC), R₁=1/(K_VC), R₂ⁱ =T₁ⁱ/C.

2.2. Задание по работе

Часть 1. Моделирование lcr-цепи.

Выполнить моделирование 3 вариантов LCR-цепи с построением

1. переходных характеристик,

2. частотных характеристик,

3. амплитудно-фазовых характеристик (годографы),

4. фазовых траекторий (зависимость производной DV(out) от V(out)).

Рис.1

Замечание. При построении АФХ в графическом постпроцессоре «Probe» указать «Plot/X Axis Setting/Scale» = Linear, «Plot/X Axis Setting/Axis Variable/Trace Expression» = R(V(Out)), «Trace/Add/ Trace Expression» = Img(V(Out)).

При построении фазовой траектории рекомендуется к выходу схемы через буферный элемент (управляемый напряжением источник напряжения «E» из библиотеки «Analog.slb») подключить дифференцирующее звено «DIFFER» из библиотеки «Abm.slb».

Часть 2. Моделирование rс-цепи (моделирование апериодического звена).

Исключить из схемы L и R₂, построить логарифмические характеристики апериодического звена (см. п.9 раздела 1).

2.3. Содержание отчета

1. Задание, структурная схема САУ, ее передаточные функции, расчет элементов схемы.

2. Схема моделирования, списки соединений и директив моделирования (разделы «Netlist» и «Analysis setup» файла *.out).

3. Результаты моделирования LCR-цепи (4 семейства кривых).

4. Экспериментальные и асимптотические ЛАЧХ и ФЧХ апериодического звена.

5. Заключение, содержащее постановку задач исследования, методику их проведения и основные выводы.

2.4. Контрольные вопросы

1. Как изменятся переходные процессы и АЧХ САУ при увеличении (уменьшении) резистора R₂?

2. Какая связь существует между переходным процессом и АЧХ САУ?

3. Какая связь существует между переходным процессом и АФХ САУ?

4. Какая связь существует между переходным процессом и фазовой траекторией САУ?

5. В каком направлении следует изменять АЧХ (АФХ) для снижения колебательности системы?

6. Указать установившееся значение выходного напряжения САУ при g(t)=1(t) (ответ обосновать с помощью передаточной функции САУ).

7. Найти отличия экспериментальных и асимптотических ЛАЧХ и ФЧХ апериодического звена.