Министерство образования и науки Украины
Донбасская Государственная Машиностроительная Академия
Кафедра АПП
Лабораторная работа
по дисциплине
Теория автоматического управления
Тема
Исследование частотных характеристик типовых динамических звеньев
Краматорск
Задание
Таблица 1
№ п/п Параметры динамических звеньев Безынерцион. Апериодич. 1-го порядка Апериодич. 2-го порядка Колебательное Реальные дифференцирующие и интегрирующие, звено запаздывания K T, с T1, с T2, с T, с ξ T, с 14 25-37 0.06 – 0.5 0.26 0.06 – 0.5 0.06 – 0.5 0.1-0.9 0.06 – 0.5
1. Исследование безынерционного звена
1.1 Исследование частотных характеристик безынерционного звена
Для исследования частотных характеристик безынерционного звена в прикладном пакете Proteus\ISIS составляем структурную схему, представленную на рисунке 1 для трех значений K:
.
ЛАЧХ звеньев представлены на рисунке 2, графики переходной функции – на рисунке 3.
Рисунок 1 – Структурная схема для исследования безынерционного звена
Рисунок 2 – ЛАЧХ безынерционных звеньев
Рисунок 3 – Переходные функции безынерционных звеньев
1.2 Реализация безынерционного звена
Реализуем безынерционное звено с коэффициентом усиления на операционных усилителях (рисунки 4 и 7). ЛАЧХ и ЛФЧХ инвертирующего и неинвертирующего усилителей представлены на рисунках 5 и 8, переходные функции – на рисунках 6 и 9. Для сравнения частотных характеристик идеальных и реальных звеньев изобразим их ЛЧХ в совмещенных координатах (рисунок 10).
Рисунок 4 – Электрическая принципиальная схема инвертирующего усилителя с коэффициентом усиления
Рисунок 5 – ЛАЧХ и ЛФЧХ инвертирующего усилителя
а)
б)
Рисунок 6 – Переходные функции идеального безынерционного звена и инвертирующего усилителя
Рисунок 7 – Электрическая принципиальная схема неинвертирующего усилителя с коэффициентом усиления
Рисунок 8 – ЛАЧХ и ЛФЧХ неинвертирующего усилителя
а)
б)
Рисунок 9 – Переходные функции идеального безынерционного звена и неинвертирующего усилителя
Рисунок 10 – ЛАЧХ и ЛФЧХ идеального безынерционного звена, инвертирующего усилителя и неинвертирующего усилителя
При рассмотрении частотных и временных характеристик безынерционных звеньев можно сделать следующие выводы:
· при прохождении через безынерционный элемент амплитуда и фаза выходного сигнала не зависит от частоты входного сигнала
· при увеличении (уменьшении) коэффициента усиления ЛАЧХ увеличивается (уменьшается) во столько же раз, а ЛФЧХ не меняется.
2. Исследование апериодического звена 1-го порядка
a. Исследование частотных характеристик апериодического звена 1-го порядка
Для исследования частотных характеристик апериодического звена 1-го порядка в прикладном пакете Proteus\ISIS составляем структурную схему, представленную на рисунке 11, для трех значений :
.
Логарифмические частотные характеристики апериодических звеньев представлены на рисунке 12, графики переходной функции – на рисунке 13.
Рисунок 11 – Структурная схема для исследования апериодических звеньев 1-го порядка
Рисунок 12 – Логарифмические частотные характеристики апериодических звеньев 1-го порядка
Рисунок 13 – Переходные функции апериодических звеньев 1-го порядка
b. Реализация апериодического звена 1-го порядка
Реализуем апериодическое звено 1-го порядка с постоянной времени на -цепочке и на -цепочке (рисунок 14). ............
