2. Зміст роботи
2.1. Вивчення методів аналізу лінійних систем за допомогою Vissim;
2.2. Побудова та аналіз перехідних характеристик аперіодичного та коливального ланок.
2.3. Побудова та аналіз логарифмічних амплітудно-частотної (ЛАЧХ) та фазочастотної (ЛФЧХ) характеристик аперіодичної та коливальної ланок.
3. Перелік обладнання
Персональний комп'ютер із встановленою програмою VisSim.
4. Правила охорони праці
Без дозволу викладача чи лаборанта персональний комп'ютер не включати.
При аварійному стані комп'ютера негайно відключити живлення.
5. Методика виконання досвіду
5.1. Отримати дозвіл у викладача, провідного заняття, та запустити VisSim.
5.2. Дослідження перехідних характеристик аперіодичних ланок.
Відкрити нову діаграму VisSim. Помістити у робочий простір Vissim такі блоки: .(Малюнок 1.1)
генератор ступінчастої одиничної дії 1(t): Blocks -> Signal Producer -> step;
блок лінійної системи, або лінійний блок, що описується передавальною функцією W(p): Blocks -> Linear System -> Transfer Function;
осцилограф: Blocks -> Signal Consumer -> plot.
Підключити step до входу блоку Transfer Function, а його вихід до входу осцилографа plot.
Рисунок 1.1 – Дослідження перехідних характеристик
Нехай потрібно досліджувати аперіодичну ланку з передавальною функцією:
Налаштувати лінійний блок: двічі клацнути по блоку лівою кнопкою миші або один раз правою. У вікні встановити: посилення (Gain) рівним 4.7, чисельник (Numerator) залишити рівним 1, для знаменника (Denominator) набрати 0.2 (пробіл) 1. Символи р і + в знаменнику невказуються, вони за прийнятою VisSim угодою замінюються при введенні одним пропуском. Натисніть кнопку ОК. Запустити на рахунок.
Проаналізувати графік перехідної функції. Знайти співвідношення між постійною часу Т аперіодичного ланки і часом, за яке перехідна функція наближається до свого значення, що встановилося на величину, меншу 5% цього значення. Як ще за перехідною характеристикою аперіодичного ланки можна визначити значення постійного часу?
Підключити кілька ланок до одного осцилографа. Розглянути варіанти з різними значеннями коефіцієнта посилення та постійної часу (0.01, 0.05, 0.1, 0.5, 1.0, 5.0, 10.0, 50.0, 100.0 с) аперіодичного ланки.
Оформити діаграму, включаючи заголовок головного вікна осцилографа та назви окремих кривих перехідного процесу. Зберегти діаграму, пред'явити викладачеві.
5.3. Дослідження частотних характеристик аперіодичних ланок
Побудувати в середовищі VisSim, проаналізувати та роздрукувати ЛАЧХ та ЛФЧХ аперіодичної ланки.
Відкрити діаграму з дослідженням аперіодичного ланки, збережену на попередньому занятті. Примітка. Наново встановити кирилицю. Виділити блок аперіодичного ланки, натиснувши ліву кнопку миші поза її межами і розширивши рамку до включення до неї блока. Відпустіть кнопку. Блок стане чорним. У меню: Analyze --> Frequecy Response. На робочому просторі з'являться два графіки, що є ЛАЧХ і ЛФЧХ. Розтягнути їх та помістити в правій частині екрана один під одним (див. приклад у Додатку). Ввести сітку координат: plot --> подвійне клацання --> Grid Lines – встановити прапорець. Натисніть OK. На верхньому графіку, ЛАЧХ, встановити по осі ординат значення в децибелах.
Для нижнього графіка, ЛФЧХ встановити значення Y Lower Boundрівним -90 градусів. Поставити прапорець Fixed Number of Divisions, встановити значення Y Divisions 6. Натиснути OK.
Зробити підписи графіків, кривих, осей. Встановити білий колір фону. Збереження. Натисніть клавішу Print Screen. Відкрити Paint (Пуск --> програми --> стандартні --> Paint). Вибрати: Виправлення --> Вставити. При необхідності, вирізати в Paint'e зайві частини та потрібне зберегти та роздрукувати.
Примітка. Роздруківку можна робити і з VisSim'a, але при цьому роздруковується на весь аркуш лише один із графіків, що не завжди зручно та необхідно.
Малюнок 1.2 – ЛАЧХ та ЛФЧХ аперіодичних ланок.
Діаграму у VisSim'e можна зберегти (в View --> Display Mode) і як картинку з розширенням .wmf, а потім надрукувати.
Проаналізувати вплив постійного часу та коефіцієнта посилення аперіодичного ланки на вигляд його частотних характеристик. Знайти, як по ЛАЧХ і ЛФЧХ аперіодичного ланки визначити його постійну часу і коефіцієнт посилення. Подати виконану роботу викладачеві.
5.4 Дослідження перехідних характеристик коливальних ланок.
Передатна функція коливальної ланки має вигляд:
Побудувати перехідну характеристику коливальної ланки для к=7.8; Т=1, 0.2 та 5.0, при зміні згасання від 0.25 до 2.0.
Оцінити вплив зміни параметрів передавальної функції коливальної ланки на вигляд та тривалість перехідної його характеристики.
Відкрити нову діаграму VisSim. Помістити в робочий простір Vissim наступні блоки: (Малюнок 1.3)
генератор ступінчастої одиничної дії 1(t): Blocks → Signal Producer → step;
блок лінійної системи, або лінійний блок, що описується передавальною функцією W(p): Blocks-> Linear System -> Transfer Function;
осцилограф: Blocks -> Signal Consumer -> plot.
Підключити step до входу блоку Transfer Function, а його вихід до входу осцилографа plot.
Рисунок 1.3 Дослідження перехідних характеристик
Налаштувати лінійний блок: двічі клацнути по блоку лівою кнопкою миші або один раз правою. У вікні встановити: посилення (Gain) рівним 7.8, чисельник (Numerator) залишити рівним 1, для знаменника (Denominator) у випадку, коли Т=0.2 і б=2 набрати 0.04 (пробіл) 0.8 (пробіл) 1. Символи “р 2” та “+”, а також “p” та “+” у знаменнику не вказуються, вони за прийнятою у VisSim угоді замінюються при введенні пробілами. Натисніть кнопку ОК. Запустити на рахунок. Проаналізувати графіки перехідних функцій подібно до того, як це робилося раніше.
Проаналізувати результати, оформити та зберегти (див. вище) у спеціально створеній папці роботу.
5.5. Дослідження частотних характеристик коливальних ланок
1. Відкрити діаграму з дослідженням коливальної ланки, збережену на попередньому занятті.
Примітка. Наново встановити кирилицю.
2. Побудувати ЛАЧХ та ЛФЧХ для Т=1, к=1 та d= 0.25; 0.5; 0.707, 1.0; та для 2.0.
Спробувати отримати кількісну залежність висоти "піка" на ЛФЧХ від величини декременту згасання d (грецька дельта).
3. Оформити діаграму, не забути вказати, хто та коли її зробив.
Написати висновки та зберегти роботу, пред'явити її викладачеві.