Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ивановский государственный энергетический университет им. В. И. Ленина»
Кафедра программного обеспечения компьютерных систем
Лабораторная работа №2
по дисциплине «Теория автоматизированного управления»
Тема: «Экспериментальное определение частотных характеристик»
Вариант №2
Выполнил: студентка гр III-42 Глактионова Н.Л.
Руководил: Никоноров А. Н.
Иваново, 2010
Цель работы
Исследование реакции динамических звеньев на гармонические входные сигналы. Определение частотных характеристик звеньев аналитическим и экспериментальным способами.
Исходные данные
Содержание работы
1.) Апериодическое звено
a.) Графики АЧХ и ФЧХ по аналитическим выражениям (рис.1,2).
Рис.1. График АЧХ апериодического звена
Рис.2. График ФЧХ апериодического звена
б.) Экспериментально определила значения АЧХ и ФЧХ звена на частотах
Рис.3. График входного и выходного воздействия
Рис.4. График входного и выходного воздействия
Рис.5. График входного и выходного воздействия
Рис.6. График входного и выходного воздействия
Рис.7. График входного и выходного воздействия
| | |
0.00667 | 2 | -0.083375 |
0.0333 | 1.78 | -0.474525 |
0.0667 | 1.4 | -0.8004 |
0.133 | 0.89 | -1.09725 |
0.667 | 0.2 | -1.250625 |
Таблица 1. Результаты вычислительных экспериментов
в.) Построила графики частотных характеристик. На вход была подана единичная амплитуда сигнала, поэтому зависимость выходного сигнала от частоты является АЧХ звена (рис. 8). Зависимость фазы выходного сигнала от частоты (при нулевой фазе входного сигнала) является ФЧХ звена (рис. 9).
Рис.8. График АЧХ апериодического звена
Рис.9. График ФЧХ апериодического звена
По таблице и графику видно, что при увеличении значение уменьшается, а значение увеличивается.
г.) Определила зависимость времени, начиная с которого можно считать процесс на выходе звена установившимся (при гармоническом сигнале на входе), от значений постоянной времени T и частоты колебаний входного сигнала. Результаты экспериментов представлены в таблице 2 и на рисунке 10.
|
| |
|
0.00667 | 1180 | 0.00333 | 2350 |
0.0333 | 247.5 | 0.0167 | 500 |
0.0667 | 129.5 | 0.0333 | 260 |
0.133 | 115 | 0.0667 | 135 |
0.667 | 61.125 | 0.333 | 104 |
Таблица 2. Результаты вычислительных экспериментов
Рис.10. График входного и выходного воздействия при Т=15 и Т=30
Таким образом, при увеличении частоты колебаний входного сигнала время, начиная с которого можно считать процесс на выходе звена установившимся, уменьшается. При увеличении параметра T значения расчетных частот колебаний входного сигнала уменьшаются и время установления колебаний увеличивается.
2.) Колебательное звено второго порядка
a.) Построила графики АЧХ и ФЧХ по аналитическим выражениям (рис.11,12).
Рис.11. График АЧХ колебательного звена
Рис.12. График ФЧХ колебательного звена
б.) Экспериментально определила значения АЧХ и ФЧХ звена на частотах
Построила графики АЧХ и ФЧХ звена
(рис. 13,14).
| | |
0.00667 | 2.017 | -0.03335 |
0.0333 | 2.6 | -0.1665 |
0.0667 | 6.6 | -1.56745 |
0.133 | 0.65 | -2.926 |
0.667 | 0.02 | -3.16825 |
Таблица 3. Результаты вычислительных экспериментов
Рис.13. График АЧХ колебательного звена, построенный по экспериментальным данным
Рис.14. График ФЧХ колебательного звена, построенный по экспериментальным данным
Рис.15. График входного и выходного воздействия
Рис.16. График входного и выходного воздействия
Рис.17. График входного и выходного воздействия
Рис.18. График входного и выходного воздействия
Рис.19. График входного и выходного воздействия
в.) Экспериментально определил резонансную частоту и значение резонансного пика АЧХ звена при значениях параметра Результаты представлены на рисунках 20, 21, 22
Рис.20. АЧХ колебательного звена при
Рис.21. АЧХ колебательного звена при
Рис.22. АЧХ колебательного звена при
Таким образом, график АЧХ колебательного звена получился монотонно убывающим при . При и АЧХ имеют пик около частоты колебаний входного сигнала
Вывод: в данной лабораторной работе проводилось исследование реакции динамических звеньев на гармонические входные сигналы и определение частотных характеристик звеньев аналитическим и экспериментальным способами.
Другие работы по теме:
Параллельное и последовательное моделирование
Порядок и разновидности соединений звеньев, их характеристика и отличительные черты. Амплитудно-частотные характеристики при различных соединениях, порядок их расчета и анализа. Методика и этапы моделирования последовательного соединения звеньев.
Слабонаправленные антенны
Исследование слабонаправленных антенн. Цель работы: исследование слабонаправленных антенн пирамидальной рупорной и диэлектрической стержневой. Ознакомление с конструкциями антенн. Расчет и экспериментальное определение их основных характеристик.
Тревожность младшего школьника
СОДЕРЖАНИЕ Введение………………………………………………………………….3 Глава I. Теоретические основы исследования состояния тревожности §1. Понятие «тревожность», её виды, отличие от страха…………….5
Анализ САУ с помощью MATLAB и SIMULINK
Построение временных характеристик с помощью пакета Control System В качестве примера выберем апериодическое звено первого порядка Для построения временных характеристик с помощью пакета Control System используются функции step и impulse.
Расчет структурной схемы системы автоматического управления
Определение передаточной функции разомкнутой системы, стандартной формы ее записи и степени астатизма. Исследование амплитудно-фазовой, вещественной и мнимой частотных характеристик. Построение годографа АФЧХ. Алгебраические критерии Рауса и Гурвица.
Исследование косого изгиба балки
Экспериментальное определение максимальных прогибов и напряжений при косом изгибе балки и их сравнение с аналогичными расчетными значениями. Схема экспериментальной установки для исследования косого изгиба балки. Оценка прочности и жесткости балки.
Исследование косого изгиба балки
Федеральное Агентство Образования Российской Федерации Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования Ижевский Государственный Технический Университет
Дифференцированные уравнения
1.ВВЕДЕНИЕ 2.ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ 2.1.ЗАПИСЬ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ В СТАНДАРТНОЙ И ОПЕРАТОРНОЙ ФОРМЕ В теории автоматического регулирования в настоящее время принято записывать дифференциальные уравнения в двух формах.
Слабонаправленные антенны
Исследование слабонаправленных антенн. Цель работы: исследование слабонаправленных антенн пирамидальной рупорной и диэлектрической стержневой. Ознакомление с конструкциями антенн. Расчет и экспериментальное определение их основных характеристик.
Исследование свойств звена при охвате обратной связью
Лабораторная работа по основам теории управления «Исследование свойств звена при охвате обратной связью» Красноярск 2010 Введение Исследовать изменение динамических характеристик, типовых звеньев системы автоматического управления (САУ) при охвате обратной связью.
Анализ избирательных цепей в частотной и временной областях
Определение отклика пассивной линейной электрической цепи на заданное воздействие временным и спектральным методом: разложение входного сигнала на гармоники, построение АЧС и ФЧС, расчет коэффициента передачи, расчет переходной и частотных характеристик.
Исследование полупроводникового стабилитрона
Стабилитрон - диод для стабилизации напряжения. Экспериментальное исследование характеристик полупроводникового стабилитрона. Использование программы Electronics Workbench. Схемы прямого и обратного включения стабилитрона, понятие его рабочих участков.
Анализ избирательных цепей в частотной и временной областях
Методы определения отклика пассивной линейной цепи на воздействие входного сигнала. Расчет входного сигнала. Определение дифференциального уравнения относительно отклика цепи по методу уравнений Кирхгофа. Расчет временных и частотных характеристик цепи.
Исследование свойств звена при охвате обратной связью
Обратная связь как связь, при которой на вход регулятора подается действительное значение выходной переменной, а также заданное значение регулируемой переменной. Изменение динамических характеристик, типовых звеньев САУ при охвате обратной связью.
Автоматизированный электропривод
Исследование линейной системы автоматического управления: определение передаточной функции, построение частотных характеристик, произведение проверки на устойчивость по критерию Гурвица, моделирование переходных процессов, расчет параметров качества.
Формирование АИМ-сигнала
Экспериментальное исследование принципов формирования АИМ – сигнала и его спектра. Методика и этапы восстановления непрерывного сигнала из последовательности его дискретных отсчетов в пункте приема, используемые для этого главные приборы и инструменты.
Градационная коррекция
изменение градационных кривых (градационных характеристик) воспроизводимого оригинала. Градационная коррекция может быть осуществлена ручной ретушью, фотомеханическим способом, средствами вычислительной техники.