Работа 3. Исследование характеристик линейных динамических звеньев. Часть 2.
Цель работы:
Изучение временных и частотных характеристик типовых динамических звеньев и приобретение практических навыков определения параметров передаточных функций этих звеньев по полученным экспериментальным переходным характеристикам.
Общие указания.
Экспериментально-исследовательская часть работы проводится на компьютерах с использованием пакета «SamSim» или "Mathcad".
1).Колебательное звено 2-го порядка.
В Колебательном звене 2-го порядка Т увеличили в 2 раза
В Колебательном звене 2-го порядка Т увеличили в 4 раза
В Колебательном звене 2-го порядка К увеличили в 2 раза
В Колебательном звене 2-го порядка К увеличили в 4 раза
Ступенчатый сигнал сменили на Меандр
Ступенчатый сигнал сменили на Белый шум
Ступенчатый сигнал сменили на Генератор качающейся частоты (АЧХ и ФЧХ)
2. Реальное дифференцирующее звено.
В Реально дифференцирующем звене Т увеличили в 2 раза
В Реально дифференцирующем звене Т увеличили в 4 раза
В Реально дифференцирующем звене К увеличили в 3 раза
В Реально дифференцирующем звене К увеличили в 6 раза
Ступенчатый сигнал сменили на Меандр
Ступенчатый сигнал сменили на Белый шум
Ступенчатый сигнал сменили на Генератор качающейся частоты (АЧХ и ФЧХ)
3. Звено чистого западания.
Исходные данные.
В Звене чистого западания Т увеличили в 2 раза
В Звене чистого западания Т увеличили в 4 раза
Ступенчатый сигнал сменили на Меандр
Ступенчатый сигнал сменили на Белый шум
Ступенчатый сигнал сменили на Генератор качающейся частоты (АЧХ и ФЧХ)
Вывод: Изучили временные и частотные характеристик типовых динамических звеньев и приобрели практические навыки определения параметров передаточных функций этих звеньев по полученным экспериментальным переходным характеристикам.
Работа 4. Исследование характеристик типовых соединений звеньев.
Цель работы:
Изучение способов соединения типовых динамических звеньев, определение передаточных функций, приобретение практических навыков определения передаточных функций по экспериментальным переходным характеристикам.
Общие указания.
Возможны три способа соединения звеньев: последовательное, параллельное и встречно-параллельное или с ОС (обратной связью).
|
Рис. 1. |
Последовательным называют соединение звеньев, при котором выходная величина предыдущего звена является входной для последующего (рис. 1). При известных передаточных функциях звеньев:
W(p) = W1(p) W2(p).
Таким образом, систему из неограниченного количества звеньев, включенных последовательно, можно заменить одним эквивалентным звеном с передаточной функцией W(p) равной произведению передаточных функций звеньев.
|
Рис. 2. |
Параллельным называют соединение, когда на входы звеньев подается одна и та же величина, а выходная величина равна сумме выходных величин отдельных звеньев (рис. 2).
W(p) = W1(p)+W2(p).
Параллельное соединение звеньев эквивалентно одному звену с переходной характеристикой, равной сумме переходных функций входящих в соединение звеньев: H(t) = 
Hi(t).
Построение переходной характеристики параллельного соединения заключается в построении переходных характеристик отдельных звеньев на одном графике и суммировании их ординат для одних и тех же значений времени.
|
Рис. 3. |
Система с отрицательной обратной связью. На вход звена кроме входной подается выходная величина через звено обратной связи. На рис. 3. звено W1(p) составляет прямую цепь, которая охвачена ОС - звеном W2(p). При отрицательной обратной связи сигнал x3 вычитается из входного сигнала x4. Передаточная функция
W(p) = W1(p) /(1+ W1(p)W2(p)).
Полученная передаточная функция может интерпретироваться как передаточная функция последовательно соединенных звеньев с передаточной функцией W1(p) и системы с передаточной функцией: Ф(p) = 1/(1+Wрс), где Wрс = W1(p)W2(p) - передаточная функция разомкнутой системы, например, в точке “а”.
При охвате любого звена единичной ОС (т.е. при W2 (p) = 1) разомкнутая система преобразуется в замкнутую с передаточной функцией: W(p) = W1(p) /(1+ W1(p)).
С другой стороны, если обеспечить высокий коэффициент усиления в цепи прямой связи (W1(p) → ∞), то 1 в знаменателе передаточной функции можно пренебречь и свойства звена определяются только свойствами цепи ОС:
W(p) = 1/W2(p).
I. Последовательное соединение.
Ступенчатый сигнал, пропорциональное звено, интегрирующее звено.
1) .Интегрирующее звено.
Исходные данные.
В Интегрирующем звене увеличиваем К в 2 раза
В Интегрирующем звене увеличиваем к в 4 раза
Ступенчатый сигнал сменили на Меандр
Ступенчатый сигнал сменили на Белый шум
Ступенчатый сигнал сменили на Генератор качающейся частоты (АЧХ и ФЧХ) 
2.Апериодическое звено 1-го порядка.
Исходные данные
В Апериодическом звене 1-го порядка К увеличивается в 2 раза
В Апериодическом звене 1-го порядка К увеличивается в 4 раза
В Апериодическом звене 1-го порядка Т увеличивается в 3
Ступенчатый сигнал сменили на Меандр
Ступенчатый сигнал сменили на Белый шум
Ступенчатый сигнал сменили на Генератор качающейся частоты (АЧХ и ФЧХ) 
3).Колебательное звено 2-го порядка.
Исходные данные
В Колебательном звене 2-го порядка К увеличивается в 2 раза
В Колебательном звене 2-го порядка К увеличивается в 4 раза
В Колебательном звене 2-го порядка Т увеличивается в 3 раза
В Колебательном звене 2-го порядка Т увеличивается в 6 раз
Ступенчатый сигнал сменили на Меандр
Ступенчатый сигнал сменили на Белый шум
Ступенчатый сигнал сменили на Генератор качающейся частоты (АЧХ и ФЧХ) 
4).Реальное дифференцирующее звено.
Исходные данные
В Реальном дифференцирующем звене К увеличивается в 2 раза
В Реальном дифференцирующем звене К увеличивается в 4 раза
В Реальном дифференцирующем звене Т увеличивается в 3 раза
В Реальном дифференцирующем звене Т увеличивается в 6 раз
Ступенчатый сигнал сменили на Меандр
Ступенчатый сигнал сменили на Белый шум
Ступенчатый сигнал сменили на Генератор качающейся частоты (АЧХ и ФЧХ)
5).Звено чистого запаздывания.
Исходные данные
В Звене чистого запаздывания Т увеличивается в 3 раза
В Звене чистого запаздывания Т увеличивается в 6 раз
Ступенчатый сигнал сменили на Меандр
Ступенчатый сигнал сменили на Белый шум
Ступенчатый сигнал сменили на Генератор качающейся частоты (АЧХ и ФЧХ) 
II Часть. Параллельное соединение.
Ступенчатый сигнал, пропорциональное звено, апериодическое звено первого порядка.
1. Апериодическое звено 1-го порядка.
Исходные значения
В Апериодическом звене 1-го порядка К увеличивается в 2 раза
В Апериодическом звене 1-го порядка К увеличивается в 4 раза
В Апериодическом звене 1-го порядка Т увеличивается в 3 раза
В Апериодическом звене 1-го порядка Т увеличивается в 6 раз
Ступенчатый сигнал сменили на Меандр
Ступенчатый сигнал сменили на Белый шум
Ступенчатый сигнал сменили на Генератор качающейся частоты (АЧХ и ФЧХ) 
2).Колебательное звено 2го порядка.
В Колебательном звено 2го порядка К увеличивается в 2 раза
В Колебательном звено 2го порядка К увеличивается в 4 раза
В Колебательном звено 2го порядка Т увеличивается в 3 раза
В Колебательном звено 2го порядка Т увеличивается в 6 раз
Ступенчатый сигнал сменили на Меандр
Ступенчатый сигнал сменили на Белый шум
Ступенчатый сигнал сменили на Генератор качающейся частоты (АЧХ и ФЧХ) 
3 ).Дефференцирующее звено.
В Дефференцирующем звене К увеличивается в 2 раза
В Дефференцирующем звене К увеличивается в 4 раза
В Дефференцирующем звене Т увеличивается в 3 раза
В Дефференцирующем звене Т увеличивается в 6 раз
Ступенчатый сигнал сменили на Меандр
Ступенчатый сигнал сменили на Белый шум
Ступенчатый сигнал сменили на Генератор качающейся частоты (АЧХ и ФЧХ) 
4). Звено чистого запаздывания.
Исходные данные
В Звене чистого запаздывания К увеличивается в 2 раза
В Звене чистого запаздывания К увеличивается в 4 раза
В Звене чистого запаздывания Т увеличивается в 3 раза
В Звене чистого запаздывания Т увеличивается в 6 раз
Ступенчатый сигнал сменили на Меандр
Ступенчатый сигнал сменили на Белый шум
Ступенчатый сигнал сменили на Генератор качающейся частоты (АЧХ и ФЧХ) 
