Проведение измерений при частотном анализе

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 5Следующая ⇒

Основным прибором, применяющимся при исследовании в частотной области, является плоттер Боде. Его условное графическое изображение, принятое в ASIMEC, приведено на рис. 2.6. Клеммы Т₀ объединяются и подключаются к общей шине (заземлению), входная клемма (IN) подключается ко входу исследуемого объекта, а выходная клемма (OUT) — к его выходу.

Рис. 5.6 — Плоттер Боде

Перед проведением частотного анализа нужно нажать кнопку Свойства схемы и установить параметры nd = 100 (количество точек на декаде), (начальная частота, Гц) и (конечное частота, Гц). Фиксация введенных параметров производится нажатием клавиши Enter. Далее, путем последовательного нажатия клавиш и запускается процесс моделирования. При этом на экране появляется окно, в котором изображена лицевая панель плоттера Боде. В ее верхней горизонтальной части расположены кнопки (включение лупы), (перемещение), (включение маркеров), (копирование диаграмм Боде в виде растрового рисунка, например в текстовый файл). Нажатие или отключение кнопок и приводит к воспроизведению диаграмм в виде точек или линий. При нажатии кнопок и включается логарифмическая шкала по оси частот и амплитуд. Кнопка позволяет получить дискретный спектр для периодического сигнала.

Измерения производятся с помощью маркеров, активизируемых нажатием кнопки . При этом маркеры имеют вид пересекающихся горизонтальной и вертикальной линий. При движении их перекрестия вдоль какой-либо частотной характеристики рядом возникают две цифры, первая из которых соответствует измеряемой частоте (в Гц), а вторая — измеряемой амплитуде (в дБ) или фазе (в градусах).

На рис. 5.7 показан процесс измерения частот среза, переворота фазы и запасов устойчивости. При совмещении маркера на ЛАЧХ (верхний график на рис. 5.7, а с нулевым значением амплитуды) измеряется частота среза Гц ( рад/с). Маркер ЛАЧХ совмещается по вертикали с маркером ЛФЧХ (нижний график на рис. 5.7, а), и измеряется фаза на частоте среза , тогда запас устойчивости по фазе . Затем маркер ЛФЧХ, перемещаясь по характеристике, совмещается со значением (см. правую цифру на нижнем графике рис. 5.7, б), и измеряется частота переворота фазы (левая цифра на нижнем графике рис. 5.7, б, соответствующая угловой частоте рад/с). Далее маркер ЛАЧХ совмещается по вертикали с маркером ЛФЧХ и измеряется амплитуда дБ (правая цифра на верхнем графике рис. 5.7, б), тогда запас устойчивости по амплитуде дБ.

Рис. 5.7 — Измерение частоты среза, фазы на частоте среза (а),

частоты переворота фазы и фазы на этой частоте (б)

5.2 Основы электронного моделирования

Базовым элементом для построения электронных моделей типовых динамических звеньев и систем автоматического управления является идеальный операционный усилитель (он находится в «ящике» Активные компоненты ). Это усилитель постоянного тока в микросхемном исполнении, имеет два входа — инвертирующий (обозначен окружностью) и неинвертирующий и характеризуется очень большими коэффициентом усиления и входным сопротивлением.

В табл. 5.1 приведены схемы моделей различных звеньев первого порядка и соотношения для определения их параметров.

Таблица 5.1

№

Тип звена

Электронная модель

Передаточная функция и ее параметры

Пропорциональное

Инерционное

Форсирующее

Продолжение табл. 5.1

4а

Инерционное форсирующее

4б

Инерционное форсирующее

Идеальное дифференцирующее

Инерционное (реальное) дифференцирующее

Идеальное интегрирующее

;

Окончание табл. 5.1

Изодром- ное

;

5.3 Лабораторная работа № 1. Моделирование и исследование характеристик типовых динамических звеньев систем автоматического управления

Цель работы

Целью лабораторной работы является получение навыков разработки электронных моделей типовых динамических звеньев САУ, исследование их частотных и переходных характеристик на этих моделях. Такими звеньями, в частности, являются инерционное, инерционное форсирующее, а также звенья второго порядка (колебательное и апериодическое).

Методика проведения экспериментальных исследований

Экспериментальные исследования характеристик типовых звеньев САУ проводятся в среде ASIMEC. Электронные модели звеньев выполняются на основе операционных усилителей (см. табл. 5.1).

Некоторые особенности схем электронных моделей определяются использованием инвертирующего входа операционных усилителей. Если в модели между входом и выходом содержится нечетное количество усилителей, то выходной сигнал дополнительно сдвигается на 180° относительно сигнала объекта, подлежащего исследованию. Поэтому схемы моделей в прямой цепи между входом и выходом обязательно должны содержать чётное количество усилителей, то есть при проведении экспериментальных исследований с моделями, приведенными в табл. 5.1, необходимо последовательно включать еще одну схему пропорционального звена с единичным коэффициентом передачи (инвертор напряжения).

На рис. 5.8 приведена схема подключения приборов и источников напряжения к электронной модели какого-либо из указанных выше типовых звеньев (условно назовем ее лабораторной установкой). Вход этой установки через ключ (он находится в «ящике» Устройства коммутации ) подключен к положительному полюсу источника постоянного напряжения , а через ключ — ко входу плоттера Боде. Для удобства измерения выходного напряжения электронной модели величина напряжения источника устанавливается исходя из соотношения , где — коэффициент передачи звена, тогда установившееся значение выходного напряжения В.

Управление режимами работы лабораторной установки осуществляется с помощью ключей и . При исследовании переходных характеристик ключ замкнут, а ключ — разомкнут, и, наоборот, при исследовании частотных характеристик ключ размыкается, а ключ — замыкается. Ключи , по умолчанию имеют сопротивление 1 Ом в замкнутом состоянии и 1 МОм — в разомкнутом. Этого явно недостаточно, если на входе модели устанавливается сопротивление 100 кОм, поэтому сопротивление ключа в разомкнутом состоянии следует принять равным 1 Гом (это осуществляется двойным щелчком клавиши мыши по изображению элемента и введением соответствующего значения в омах). Кроме этого, здесь же нужно назначить клавишу (Key), которой будет коммутироваться ключ (для и они должны быть различными).

⇐ Предыдущая 1 2 345 Следующая ⇒