3.6 Лабораторная работа «Хаотические колебания»
В данном разделе приведены лабораторные работы: «Осциллятор Лоренца» и «Генератор шума».
3.6.1 Лабораторная работа «Осциллятор Лоренца»
Цель работы: исследование осциллятора Лоренца.
Заданные
значения:
№ варианта от 1 до 25, σ=0, 10,20,30,40,50;
= 0, 10, 20, 30, 40, 50.
Набрать
на пакете Mathcad
программу, приведенную на рисунке 3.35,
и, меняя значения
,
σ,
,
получить временную и фазовую характеристики.
Рис. 3.35 – Программа осциллятора Лоренца
Вывод:
Аттрактор Лоренца возможен только при r > 27 (~50), что соответствует классической модели аттрактора Лоренеца (r > 27). При очень больших значениях r (r > 100) система переходит в режим автоколебаний, при этом, если уменьшать параметр, будет наблюдаться переход к хаосу через последовательность удвоений периода колебаний.
3.6.2 Лабораторная работа «Генератор шума»
Цель работы: исследование генератора белого шума.
Заданные значения элементов: C2 = № варианта от 1 до 25 (mF), D1 – выбирают любой стабилитрон, R2 = 100 Ом, 100 Ком, 100 Мом.
Собрать схему, приведенную на рисунке 3.36.
Рис. 3.36 – Схема генератора шума
Меняя сопротивления R2, снять временные характеристики сигнала (рис. 3.37).
Рис. 3.37 – Временная характеристика
Заключение
Использование виртуальных лабораторий позволяет проводить опыты без непосредственного контакта с реальной установкой или при полном отсутствии таковой. Обеспечивает максимальную наглядность, точность соответствия модели реального оборудования для проведения экспериментов. Это существенно облегчает работу, экономит время, создает эффект узнавания уже изученного оборудования.
Из первой главы работы следует, что редактор Multisim обладает преимуществами перед другими пакетами в следующем:
Более 1200 SPICE-моделей элементов от ведущих производителей, таких как Analog Devices, Linear Technology, Texas Instruments;
Более 100 новых моделей импульсных источников;
Не требует глубоких знаний SPICE;
Позволяет объединить процессы разработки электронных устройств и тестирования на основе технологии виртуальных приборов;
Совместное использование со средой разработки измерительных систем LabVIEW позволяет сравнивать теоретические данные с реальными непосредственно в процессе создания схем обычных печатных плат;
Поддержка моделей МОП-транзисторов стандарта BSIM4.
Во второй главе приведены краткие теоретические сведения из курса «Теория колебаний и волн»:
Гармонические осцилляторы;
Сложение гармонических колебаний;
Ангармонические осцилляторы;
Параметрические колебания;
Нелинейные волны;
Хаотические колебания.
Это позволяет приступить к непосредственному выполнению 11 лабораторных работ по этим разделам. Каждая лабораторная работа имеет 25 вариантов. Лабораторные работы выполняются в редакторе схем Multisim, кроме ЛР №6, №7 и №10 для которых используется пакет Mathcad.
В работе охвачены все разделы курса «Теория колебаний и волн», по каждому разделу приведено по 1-3 лабораторных работ.
Эти лабораторные работы можно выполнять дистанционно. Для этого достаточно иметь ПК и следующее программное обеспечение – Multisim.