Перечень оборудования

Лабораторная работа проводится на персональном компьютере. Экспериментальная часть работы проводится на имитационной модели динамического звена первого порядка в электронных таблицах Excel. Обработка полученных результатов имитационного эксперимента также производится в электронных таблицах.

Методика эксперимента

Через звено первого порядка, реализованного в системе Excel в виде разностного уравнения, расчетным путем пропускаются синусоидальные сигналы разных частот и определяются выходные сигналы. Для каждой частоты по амплитудам входного и выходного сигналов определяются коэффициент передачи звена, а по сдвигу амплитуды выходного сигнала относительно амплитуды входного сигнала определяется временной сдвиг, который затем пересчитывается в сдвиг по фазе. По полученным данным рассчитываются экспериментальные логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики и стоятся их графики. Затем по уравнениям амплитудной (1) и фазовой (2) частотных характеристик рассчитываются и строятся на этих же графиках теоретические логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики исследуемого звена.

Параметры динамических звеньев выбираются согласно вариантам в таблице 3. Номер варианта равен номеру студента в журнале группы.

Порядок выполнения экспериментальной части работы

1. Включить компьютер и вызвать программу Excel.

2. Создать новый файл, дать файлу название и записать на жесткий диск. В дальнейшем в процессе работы периодически (один раз в 10-15 мин производить перезапись файла).

3. В первой строке таблицы ввести фамилию, инициалы студента и номер группы, наименование лабораторной работы, номер варианта.

4. В верхней части рабочего листа Excel:

• из таблицы, приведенной в приложении, согласно варианту, ввести значения параметров динамического звена ,

• ввести период дискретности . Начальное значение периода дискретности dt  принимается 0,01. Правильность принятого значенияdt в процессе работы проверяется по форме синусоидальных сигналов на графике. При повышении частоты входного сигнала имеет место искажение формы синусоидальных сигналов, для устранения которых период dt  уменьшается.

• рассчитать параметры разностного уравнения звена первого порядка ,

• принять амплитуду входного синусоидального сигнала

• по значению постоянной времени звена рассчитать частоту среза

,

построение частотных характеристик удобно делать в диапазоне частот от . Изменение текущей частотызадается с помощью коэффициента, который принимает значения. При этом вокруг частоты среза снимается 6 точек частотной характеристики.

5. Формируется таблица 1 для моделирования прохождения синусоидального сигнала через апериодическое звено первого порядка. Таблица 1 содержит 4 столбца:

• номера строк по порядку,

• текущее время ,

• входной синусоидальный сигнал текущей частоты

,

• выходной синусоидальный сигнал , начальное значение которого принимается равным, а дальнейшие значения рассчитываются по разностному уравнению звена первого порядка.

6. Строятся графики входного и выходного сигналов (фрагменты графиков приведены на рис. 6).

7. Результаты экспериментов заносятся в первую экспериментальную часть таблицы 2. Экспериментальная часть таблицы имеет пять столбцов и шесть строк (всего проводится 6 экспериментов).

• в столбец один заносится номер эксперимента.

• в столбцы 2, 3 вводятся коэффициенты частоты и текущие частоты входного сигнала каждого эксперимента вокруг частоты среза элемента.

• в столбцы 4, 5 вводятся снятые амплитуды выходного сигнала (амплитуда входного сигнала постоянна и равна 1) и временного сдвига по фазе выходного сигнала относительно входного.

8. Проводится снятие первой точки частотной характеристики:

• при первом значении частотного коэффициента и частоте входного сигналав таблице 1 рассчитывается выходной сигнал звена. Количество строк в таблице, ввиду наличия переходных процессов на начальной стадии процесса, принимается 801 (от 0 – 800).

• по значениям входного сигнала на одном из последних периодах записывается время максимального положительного значения входного сигнала ,

• спускаясь далее вниз по таблице, находится время первого максимального значения выходного сигнала и записывается данное максимальное значение выходного сигнала.

• рассчитывается временной сдвиг между максимумами входного и выходного сигналов (пример снятия данных по графикам входного и выходного сигналов приведен на рис. 1, полный пример расчета результатов приведен в пункте 13),

• значения ,,, записываются в первую строчку таблицы 2 для расчета частотных характеристик,