Методические указания по выполнению работы.

Частотные характеристики исследуемых в работе типовых звень­ев и их соединений снимаются путем проведения вычислительного эксперимента. На каждом шаге исследования на вход звена подается гармонический сигнал, значения амплитуды и частоты которого могут быть установлены до начала эксперимента. Осциллограммы гармони­ческих сигналов на входе и выходе звена отображаются в графичес­ком окне на дисплее. Здесь же в цифровой форме выводятся значения модуля коэффициента передачи и фазового сдвига. Полученные вели­чины помечаются точками на графиках АЧХ, ФЧХ и АФХ. Эти графичес­кие характеристики отображаются одновременно в соответствующих графических окнах.

Добавление новой точки в графики производится при повторении эксперимента для другого значения частоты сигнала на входе звена. Диапазон изменения частоты входного сигнала выбирается с учетом параметров передаточной функции исследуемого звена так, чтобы построенные характеристики в полной мере отображали его частотные свойства. Полученные в результате исследования частотные характе­ристики переносятся в файл для протокола по работе

На следующем этапе выполнения задания производится построе­ние ЛАЧХ исследуемого звена. Первоначально устанавливается нижняя граница частотного диапазона, в пределах которого предполагается проводить построение графика. Для построения ЛАЧХ используются встроенные инструментальные средства, позволяющие формировать график ЛАЧХ в виде последовательно вводимых линейных отрезков, отображаемых в графическом окне. Исходной информацией для пост­роения является вид и значения параметров передаточной функции звена. Ввод начинается с задания точки на нижней граничной ча­стоте. Далее в соответствии со значениями сопрягающих частот последовательно фиксируются точки перегиба ЛАЧХ. После ввода очередной по возрастанию частоты точки перегиба она автоматически соединяется отрезком с предыдущей точкой, задавая участок ЛАЧХ с необходимым наклоном. Построения проводятся с помощью мыши (левая клавиша - фиксация точки ЛАЧХ, правая - удаление последней введенной точки). Если мышь отсутствует, то построения осуществляют­ся с клавиатуры (перемещение указателя в пределах окна - по стрелкам, ввод точки - Ctrl+Enter, удаление точки - Ctrl+Backspace). Построенную ЛАЧХ также следует сохранить в файле для оформ­ления протокола.

Для анализа характеристик звена во временной области необ­ходимо ввести в ПК коэффициенты дифференциального уравнения, описывающего связь между переменной на выходе и входной перемен­ной. Далее выбирается вид входного воздействия ("скачок", линей­ный или гармонический сигнал). При исследовании переходной харак­теристики на вход звена подается единичный скачок. Одновременно с переходной характеристикой h(t) отображается график весовой функ­ции w(t). При необходимости графическая информация копируется в файл протокола.

Последовательность анализа характеристик колебательного зве­на та же, что и при анализе звеньев первого порядка. Дополни­тельно требуется проанализировать влияние коэффициента зату­хания звена на показатели переходной характеристики. Требуемые графические зависимости σ(ζ) и t_p(ζ) строятся на основании анализа вида переходного процесса при изменении значения коэф­фициента затухания в заданном диапазоне. Степень колебательнос­ти звена определяется как отношение максимального значения коэффициента передачи звена к коэффициенту передачи на нулевой ча­стоте M=A_max(ω)/A(0). Зависимость M(ζ) можно построить либо на основании анализа АЧХ звена, либо по виду годографа комплекс­ного коэффициента передачи (АФХ).

В п.4 задания исследуются свойства разомкнутой САР, состоя­щей из трех последовательно включенных звеньев. На рис.1.1 пока­зана общая структурная схема системы

Рис.1.1

Параметры звеньев исследуемой САР для каждого из вариантов задания приведены в табл. 1.2. В процессе исследований значения коэффициентов передаточной функции каждого звена вводятся в соот­ветствии с вариантом. Далее снимаются частотные характеристики разомкнутой САР, включая АЧХ, ФЧХ и АФХ. На основании построенных характеристик требуется определить предельный коэффициент усиле­ния разомкнутой CAP, при котором замкнутая САР (на рис. 1.1 отрица­тельная обратная связь обозначена пунктиром) будет находиться на границе устойчивости.

Предельный коэффициент усиления разомкнутой САР определяется на основании критерия Найквиста, в соответствии с которым приме­нительно к рассматриваемому случаю, замкнутая система является ус­тойчивой, если годограф разомкнутой системы не охватывает точку с координатами (-1,j0). Соответственно, замкнутая система будет находиться на границе устойчивости, если годограф разомкнутой системы проходит через точку с такими координатами. Таким образом, значение предельного коэффициента усиления системы можно рассчи­тать либо по виду годографа разомкнутой САР, либо по частотным характеристикам (АЧХ и ФЧХ).

Для полученного значения коэффициента усиления проводится анализ вида переходного процесса при воздействии на вход системы ступенчатого сигнала.