21-22dok_toa / Лабораторні роботи / Методичка 2011

ди, які перебувають у файлах програми Demo*.sam.

Розрахунок схеми. Для розрахунку схеми виберіть у головному меню пункт

"Виконати" "Розрахунок" або натисніть кнопку панелі інструментів. Для проведення розрахунку схеми повинна бути встановлена хоча б одна контрольна точка. За результатами розрахунку будуть побудовані графіки в заданих контрольних точках схеми. Вид графіка (залежність від часу або частотних характеристик) залежить від типу вхідного елемента, що задає сигнал. Колір кривої на графіку відповідає кольору номера контрольної точки.

Установка / видалення контрольної точки. Контрольна точка встановлюється (або знімається) на виході елемента за допомогою подвійного клацання лівої кнопки миші по цьому елементу схеми, а також через пункти меню "Призначити". Номер контрольної точки встановлюється автоматично. Кожному номеру відповідає свій колір. У схемі допускається не більше 12-ти контрольних точок.

Якщо контрольна точка не встановлюється, то:

-ви не вибрали ніякого елемента або клацаєте по порожньому місцю схеми;

-у схемі вже встановлене максимальне число контрольних точок;

-обрані сполуки і/або розгалуження, а не вихід елемента.

Створення нової моделі. Для створення нової схеми моделі необхідно вибрати в головному меню програми пункт "Файл" "Нова схема" або натиснути кнопку

на панелі інструментів. Вибравши бібліотеку елементів у вікні Бібліотеки, перетаскуємо мишкою елементи в поле Редактора або, вибравши клацанням миші майбутнє положення елемента в полі Редактора, двічі клацнути лівою кнопкою мишки по потрібному елементу у вікні Бібліотеки.

Доступ до операцій редагування можливий як з пунктів головного меню, так і з "меню", що спливає по клацанню правої кнопки мишки, або за допомогою кнопок на панелі інструментів.

Завдання назви моделі. Для завдання назви моделі необхідно вибрати пункт меню "Призначити" "Назва моделі".

Назва моделі відображається у верхній смузі головного вікна програми після імені файлу моделі.

Завдання параметрів елементів схеми. Поки не задані параметри для всіх елементів схеми, розрахунок схеми неможливий. Завдання параметрів елементів схеми виконується через пункт головного меню "Призначити" "Параметри елемента" або через пункт меню, що спливає по натисканню правої кнопки, або за допомогою кнопки "k=..." на панелі інструментів.

Якщо для елемента схеми не задані параметри, то цей елемент позначається значком "*" (бузкова зірочка або чорний кружок) у лівому верхньому куті зображення елемента на схемі.

Після натискання кнопки "Прийняти" у діалоговому вікні завдання параметрів відбувається автоматична перевірка коректності введених значень. У випадку некоректності завдання виводиться відповідне повідомлення. Після збереження моделі у файлі всі задані параметри елементів також зберігаються у файлі.

Завдання параметрів інтегрування. Завдання параметрів інтегрування (початок, кінець і часовий крок розрахунків для графіків) встановлюється через пункт головного меню "Задати" "Параметри інтегрування" або за допомогою відповідної

61

кнопки "t =..." на панелі інструментів.

Завдання параметрів інтегрування необов'язкове, якщо підходять значення встановлені програмою за замовчуванням, на рівні від 0 до 5 секунд із кроком 0.01.

Перевірка схеми. Після складання схеми й завдання всіх параметрів елементів можна перевірити її на коректність складання - пункт меню "Виконати" "Переві-

рка схеми" або натискання кнопки на панелі інструментів. Результат перевірки буде повідомлено. Перевірка виконується автоматично (якщо вона не була зроблена) перед початком виконання розрахунку схеми. Необхідні умови коректності схеми: у ній є хоча б одне джерело сигналу й параметри всіх елементів задані.

Частотні характеристики. Для побудови частотних характеристик на вході схеми повинен стояти генератор хитної частоти (ГХЧ). Частотний діапазон і типи характеристик (АЧХ, ФЧХ, ЛЧХ, АФЧХ), виведених на екран у графічному вигляді, задаються як параметри вхідного елемента - ГХЧ.

У таблицю з результатами розрахунку виводяться значення і для амплітуди (АЧХ або ЛЧХ), і для фази, незалежно від того, який графік обраний для відображення.

Побудова годографа (АФЧХ). Для побудови годографа (АФЧХ) на вході схеми повинен стояти генератор хитної частоти ГХЧ. Частотний діапазон і вид характеристики - годограф задаються як параметри вхідного елемента - ГХЧ. Вибір масштабу характеристики (лінійний, логарифмічний), як параметра ГХЧ, не впливає на вид годографа.

Перегляд результатів розрахунку в таблиці. Для перегляду результатів розрахунку в таблиці необхідно виконати спочатку сам розрахунок, а потім вибрати пункт меню "Вікно" "Таблиця". Таблиця з'явиться у окремому вікні.

Таблицю з результатами, всю або тільки частину, можна зберегти в текстовому файлі і/або роздрукувати.

Друк результатів розрахунку і графіків. Друк результатів розрахунку і графіків (як і їхнє збереження в окремому файлі) можливий тільки при відкритих відповідних вікнах (з таблицею або графіками).

При проведенні декількох послідовних розрахунків і при відкритті декількох вікон з таблицею або графіками на друк виводяться результати тільки останнього розрахунку (незалежно від того, яке з вікон було активне останнім).

62

ДОДАТОК С

Опис та робота з осциллографом мультиметром С1-107

1. Призначення приладу

Осциллограф мультиметр С1-107 призначено:

-для дослідження форми електричних сигналів в діапазоні частот від 0 до 5 МГц шляхом візуального спостереження і виміру їх амплітуд в діапазоні

від 0,02 до 120 В(з виносним подільником 1:10 до 350 В) і часових інтервалів від 0,4×10-6 до 1,0 с в режимі осциллограф;

-вимір напруг постійного струму від 1×10-3 до 1000 В, змінного струму від 1×10-3 до 300 В, сили постійного струму від 1×10-6 до 1,999 А, активного опору 1×10-3 до 1999 кОм в режимі мультиметру.

Робоча частина екрану осциллографу (поз. 1):

-по горизонталі 60 мм (10 поділів, поділка 6 мм);

-по вертикалі 40 мм (6 2/3 поділів, поділка 6 мм);

2. Опис органів керування

Розташування органів керування на передній панелі приладу наведено на рис.

1.

Рисунок 1 – Органи керування осцилографом мультиметром С1-107.

2.1 Органи керування тракту вертикального відхилення променю в режимі осцилографу і органів керування мультиметром:

-перемикач "V/ДЕЛ." (поз. 2) – встановлює калібровані коефіцієнти відхилення каналу Y в режимі осцилографа, він же перемикач меж виміру мультиметру;

63

-ручка "" (поз. 3) – забезпечує плавне регулювання коефіцієнтів відхилення з перекриттям у 2,5 разів в кожному положенні перемикача "V/ДЕЛ.";

-перемикач режиму роботи входу підсилювача Y в положеннях (поз. 4):

-" " на вхід осцилографу сигнал, який досліджується поступає через поділяючий конденсатор (закритий вхід);

-"" на вхід осцилографу сигнал, який досліджується поступає через з постійною складовою (відкритий вхід);

-" " вхід осцилографу підключено до корпусу;

-" Y1М 35pF" (поз. 5) – високочастотний вхід для подачі сигналу, який досліджується в режимі осцилографу;

-перемикач роду роботи мультиметру в положеннях:

-"R" (поз. 6) вимір опору;

-" " (поз. 7) вимір постійної напруги та струму;

-" " (поз. 8) вимір змінної напруги;

-перемикач режиму роботи приладу в положеннях:

-"МУЛЬТИМЕТ" (поз. 9) прилад працює в режимі мультиметру (осцилографічна частина приладу відключено);

-"ОСЦИЛ." (поз. 10) прилад працює в режимі осцилографу (мультиметр відключено);

-потенціометр "" (поз. 11) - регулювання положенням променю по вертикалі у режимі осцилографу.

2.2 Органи керування синхронізацією осцилографу:

-потенціометр "УРОВЕНЬ СИНХРОНИЗАЦИИ" (поз. 12) – обирає рівень сигналу, який досліджується при якому відбувається запуск розгортки;

-перемикач виду зв’язку синхронізації в положеннях (поз. 13):

-" " закритий вхід синхронізації;

-"" відкритий вхід синхронізації;

-перемикач полярності синхронізуючого сигналу в положеннях (поз. 14):

-"+" розгортка синхронізується позитивним перепадом сигналу, яким йде запуск;

-" " розгортка синхронізується негативним перепадом сигналу, яким йде запуск;

2.3 Органи керування розгорткою:

-перемикач "ВРЕМЯ/ДЕЛ." (поз. 15) – встановлює калібрований коефіцієнт розгортки, якщо ручка плавного регулювання встановлена у крайнє праве положення;

-ручка "ПЛАВНО" (поз. 16) – забезпечує плавне регулювання коефіцієнту розгортки з перекриттям у 2,5 рази в кожному положенні перемикача "ВРЕМЯ/ДЕЛ."

-потенціометр " " (поз. 17) - регулювання положенням променю по горизонталі;

-"АВТ." (поз. 18) – в цьому режимі виникає пилкоподібна напруга незалежно від сигналу, що запускає (синхронізація відбувається з частотою не

64

менш ніж 100 Гц);

-"ЖДУЩ." (поз. 18) – запуск розгортки відбувається тільки при наявності сигналу, що синхронізує;

-"ПИТАНИЕ" (поз. 19) – включення відключення приладу.

2.4 Розняття, які розташовані на лівій боковій стінці приладу:

-"2000 мА" – для виміру струму від 200 мА до 2000 мА;

-"0 - 1000 V " – для виміру постійної напруги від 2 В до 1000 В;

-"0 - 300 V " – для виміру змінної напруги від 2 В до 300 В;

-"0 - 2 V I, R" – для виміру постійної і змінної напруги до 2 В, виміру струму до 200 мА, виміру опору;

- "* " – загальний провід при вимірах.

2.5 Розняття, які розташовані на правій боковій стінці приладу:

-перемикач "Разв.Х" – відключає вихідний підсилювач Х від генератору розгортки і підключає до розняття "Х";

-перемикач "ВНУТР., ВНЕШ." – для перемикання з зовнішнього на внутришній сигнал, що синхронізує;

-розняття "0,5 - 5" – для подачі зовнішнього синхронізуючого сигналу величиною 0,5 - 5 В;

-розняття "5 - 50" – для подачі зовнішнього синхронізуючого сигналу величиною 5 - 50 В;

-розняття " " – корпус приладу;

-розняття " Х" – для подачі зовнішнього сигналу в режимі "Х = Y;

-розняття "1 V1kHz" – вихід калібратору;

-потенціометр "" – регулює фокус проміню;

-потенціометр "" – регулює фокус проміню;

2.6 Задня панель приладу:

-шнур живлення – для підключення приладу до мережі змінної напруги " 220 В" або джерелу постійної напруги " 27 V";

-тримач запобіжника з написом "1 А", "0,5 А" – відповідно для запобіжників 1 А, та 0,5 А;

-тумблер " 220 V 50 (60) Hz, 400 Hz; 115 V 400 Hz" – для перемикання жи-

влення на відповідну напругу мережі;

-тумблер " , " – для перемикання живлення при роботі від джерела постійного струму або від мережі змінного струму;

-затиск захисного заземлення " " – для заземлення корпусу приладу.

65

Додаток D

ОЗНАЙОМЛЕННЯ З РОБОТОЮ ЛАБОРАТОРНОГО МОДУЛЮЮЧОГО КОМПЛЕКСУ СУЛ-3

ПРИЗНАЧЕННЯ УСТАНОВКИ

Система управління лабораторна СУЛ-3 призначена для формування керуючих впливів, що забезпечують керування реальними фізичними об'єктами.

Система може використовуватися автономно, у комплексі з ЕОМ і в комплексі з реальним об'єктом керування. У автономному режимі реалізується аналогове моделювання фізичних систем із застосуванням вмонтованих генераторів детермінованого і випадкового впливу, обчислювача оцінок якості керування і вимірювального пристрою. У комплексі з ЕОМ реалізується модель цифрової системи з безупинним об'єктом керування. Вмонтований аналоговий керуючий пристрій реалізує передатну функцію, поданий довільним сполученням пропорційної і диференціальної складових. У канал формування керуючого впливу може вводитися нелінійний елемент із характеристикою ідеального реле або гістерезисною характеристикою яка регулюється шириною петлі.

Модель об'єкту керування реалізує передатні функції таких динамічних ланок: пропорційного; що інтегрує;

аперіодичного першого порядку; аперіодичного другого порядку; коливального.

Із допомогою СУЛ-3 можуть створюватися такі системи автоматичного керування:

аналогові і цифрові з безупинним об'єктом керування; розімкнуті і замкнуті з одним або двома контурами зворотного зв'язку; лінійні і нелінійні;

із детермінованими сигналами і при наявності випадкових впливів; системи стабілізації, що стежать за системами які програмуються керуючим впливом.

У якості зовнішніх реальних об'єктів керування можуть використовуватися:

механічні об'єкти, у яких реалізується керування переміщенням або швидкістю, різноманітні сервоприводи, які приводяться в рух двигунами постійного струму;

елементи автоматичного контролю і керування технологічним устаткуванням (регулятори витрати, електромагнітні клапани, резистивні нагрівальні елементи та інші); елементи систем автоматичного керування енергетичних об'єктів;

елементи гідравлічних і пневматичних систем; інші одноконтурні об'єкти керування, що мають електричний вхід і первинний перетворювач (датчик) з електричним виходом.

66

ТЕХНІЧНІ ДАНІ

1.Живлення СУЛ-3 здійснюється від однофазної мережі перемінного струму напругою 220 2233 В, частотою 50 1 Гц.

2.Максимальна потужність, що споживана системою, не більш 40 ВА.

3.Максимальна напруга керуючого впливу - 40 В.

4.Максимальний струм керуючого впливу. - 5 А.

5.Діапазон постійних часу моделі від 0,01 до 1 с.

6.Максимальний період квантування сигналів - 0,1 с.

7.Діапазон зміни сигналів датчиків від -10 до +10 В.

8.Число розрядів устрою зв'язку (двійкових) - 8.

9.Габаритні розміри - 805 235 245 мм.

10.Маса системи не більш 15 кг.

1.ПЕРЕДНЯ ПАНЕЛЬ КЕРУВАННЯ

Панель керування (рис. 1) служить для установки значень параметрів блоків СУЛ-3 і завдання структурних зв'язків між блоками. На панелі здійснюється підключення вимірювальних приладів (вольтметра, осцилографа) до різноманітних точок системи керування.

При користуванні органами управління треба пам ятати таки правила:

з'єднання зв'язків проводиться установкою відповідних тумблерів до гори або установки багатопозиційних перемикачів у бік замикання лінії;

збільшення коефіцієнтів передач регуляторами відповідає обертання їх ручок за годинниковою стрілкою;

контрольовані регулятори забезпечені чорними кнопками, при натисканні на які коефіцієнт передачі ініціюється вольтметром (одиничне значення коефіцієнту передачі відповідає відхилення стрілки до сотого ділення).

На панель управління виведені входи і виходи таких блоків СУЛ-3: БЛОК 1. Пристрій сполучення СУЛ-3 з ЕОМ та реальним об єктом.

БЛОК 2. Генератор, що задає детерміновані впливи G(t) ; східчасті I(t); лінійнонаростаючі А t і гармонійні Sin( t). При орієнтації перемикача П1 на положення "1(t)" і натисканні кнопки "Робота" блоку 14 на вхід системи надходить одиничний східчастий вплив (рис. 2, а). Умовно за одиничний стрибок можна прийняти стрибок на будь-яке число розподілів вольтметру. Значення стрибка в розподілах вольтметру встановлюється потенціометром Р1.

При орієнтації перемикача П1 на положення "A t" на виході генератору формується періодично повторюваний сигнал виду, показаного на рис. 2, б. Розмір амплітуди встановлюється потенціометром Р1 (контроль по вольтметру блок 16). Значення інтервалу Т визначається потенціометром Р9 блока 12 при горизонтальному положенні перемикача П4 (рис.1). Значення параметру А в функції G(t) = A t розраховується за формулою:

67

При орієнтації перемикача П1 на "Sin( t)" на виході генератору формується гармонічний сигнал G(t) = Sin( t).

Для подачі перешкоди N(t) на елемент порівняння тумблер SA5 встановлюється в нижнє положення.

Для реалізації загального зворотного зв'язку у системі керування, тобто для подачі на елемент порівняння, тумблер SA8 встановлюється в нижнє положення, а тумблер SA1 - у верхнє.

БЛОК 4. Триканальний - аналоговий керуючий пристрій, який складається з пристрою, що інтегрує, пропорційного та пристрою, що диференціює і вихідного суматору. Цей блок дозволяє реалізувати ПІД-регулятор. СИ, СП, і СД - змінні коефіцієнти підсилення відповідних пристроїв, що змінюються регуляторами Р…Р4 відповідно. При переключенні тумблера SA2 пристрою у верхнє положення його коефіцієнт підсилення змінюється в межах (0…10), а при переключенні тумблера SA2 пристрою у нижнє положення його коефіцієнт підсилення змінюється в межах

(0…1).

БЛОК 5. Нелінійний перетворювач вихідного сигналу. Ширина петлі гістерезису встановлюється регулятором Р5.

БЛОК 6. Генератор випадкового стаціонарного процесу СN N(t), що при відповідному положенні тумблеру SA4 подається або на елемент порівняння (блок 3), або

При верхньому положенні тумблеру SA8 у прямій частині реалізується передатна функція:

T01S 1 T02S

де S оператор Лапласа

68

При нижньому положенні тумблера SA8 реалізується передатна функція:

Т01, Т02 – постійні часу.

При верхньому положенні тумблера SA7 об'єкт охоплюється локальним одиничним негативним зворотним зв'язком. Постійні часу Т01 і Т02 встановлюються за допомогою перемикачів П5 та П6 блоку 13. К0 = 10.

БЛОК 9. Модель первинного перетворювача (датчика) поведінки реального об'єкту керування, якщо СУЛ-3 використовується з цією метою. Гніздо для підключення до реального об'єкту розташовано на задній панелі СУЛ-3.

У даному циклі лабораторних робіт блок 9 не використовується, тому тумблер SA5 завжди знаходиться в нижньому положенні, комутує зворотній зв'язок від аналогової моделі об'єкта

ЛОК 10. Устрій завдання вихідного значення (початкових умов) вихідної ко-

ТМ – час спостереження, за який спостерігається оцінка;

KJ – постійний коефіцієнт який приймає значення 1 (при положенні перемикача П3 - "J" або 10 у положенні "10J")

БЛОК 12. Блок вибору контрольованої координати і типу вимірювального пристрою.

Значення координат G, , U1, U2, y1, y2 виводяться на вольтметр при установці перемикача П3 у відповідне положення. Для визначення оцінок перехідного процесу і виводу їх значень на вольтметр перемикач П3 встановлюється в положення "оцінка", а перемикач П2 блоку 11 - у положення, що відповідає за обчислювальну оцінку.

Для виводу значень координат інтегральних оцінок на екран осцилографу перемикач П4 встановлюється в горизонтальне положення. Гніздо "Y" для підключення осцилографу розташовано на задній панелі СУЛ-3.

69

БЛОК 13. Пристрій для реалізації значень постійних часу Т01 і Т02 моделі об'є- кту перемикачами П5 та П6 відповідно з такими значеннями 0,01; 0,02; 0,05; 0,1;

0,25; 0,5; 1 та ТХ1, ТХ2,. ТХ3 та ТХ1.

Режими роботи СУЛ-3 визначаються блоками №14 і №15.

БЛОК 14. "Режим роботи". СУЛ-3 може функціонувати в двох режимах: "Вихідне положення" і "Робота", умикання яких здійснюється натисканням відповідної кнопки.

-У режимі "Початкове положення" провадиться комутація моделі, установка

необхідних коефіцієнтів підсилення і постійних часу Т01, Т02, а також завдання початкових умов для координати у2. При цьому варто керуватися такими правилами: з'єднання ліній зв'язку провадиться установкою перемикачів і тумблерів убік замикання обраної лінії; збільшення коефіцієнтів передачі потенціометрів досягається обертанням їхніх ручок по годинній стрілці.

-Контрольовані потенціометри підключаються при натисканні на відповідну кнопку, а коефіцієнт передачі індукується на вольтметрі у відсотках від мак-

симального значення, рівного 1 або 10.

У режимі "Робота" здійснюється моделювання перехідних процесів у системі керування. Ознакою функціонування СУЛ-3 у режимі "Робота" є вмикання табло секундоміру (блок 17).

БЛОК 15. Блок визначення характеру роботи секундоміру. При верхньому по-

При нижньому положенні тумблера SA9 "Стоп" - відлік часу починається з моменту переключення СУЛ-3 у режим "Робота" і припиняється при натисканні кнопки "Стоп" – SВ6. При відпусканні кнопки "Стоп" рахунок часу продовжується.

БЛОК 16. Вольтметр, який показує значення напруги в контрольних точках обраної схеми управління.

БЛОК 17. Табло секундоміру, що показує час перехідного процесу або інших часових інтервалів в діапазоні від 0,1 до 99,9 с з дискретністю 0,1с.

БЛОК 18. Підсилювач потужності служить для підключення зовнішнього реального об єкту (наприклад електродвигуна постійного струму) та індикації процесів, що відбуваються в СУЛ-3.

2. ЗАДНЯ ПАНЕЛЬ БЛОКУ КЕРУВАННЯ На задній панелі комплекту СУЛ-3 знаходяться:

багато контактний роз єднувач для зв язку з ЦОМ; багато контактний роз єднувач для зв язку з зовнішнім об єктом; виходи для підключення осцилографу "Y" та "Х";

виходи для підключення самописного прибору; 2 запобіжника; мережний вимикач; роз єднувач "220В"

70