Лабораторная работа №2 Вариант 11

Липецкий государственный технический университет

Кафедра Автоматизированных систем управления

Лабораторная работа №2

«Изучение среды моделирования VisSim»

по дисциплине

«Основы теории управления»

Студент

Ключанских А.С

^подпись, дата

^фамилия, инициалы

Группа

АС-10

Принял

Капнин А.В.

^ученая степень, звание

^подпись, дата

^фамилия, инициалы

Липецк 2012

1 Цель работы

Построение графиков импульсной и переходной функции, АЧХ, ФЧХ, ЛАЧХ, ЛФЧХ линейной системы.

2 Краткие теоретические сведения

Программа VisSim предназначена для построения, исследования и оптимизации виртуальных моделей физических и технических объектов, в том числе и систем управления. VisSim это аббревиатура выражения Visual Simulator – визуальная, воспринимаемая зрением, среда и средство моделирования.Программа VisSim, разработана и развивается компанией Visual Solutions (USA) . Эта программа – мощное, удобное в использовании, компактное и эффективное средство моделирования физических и технических объектов, систем и их элементов. Программа предоставляет человеку развитой графический интерфейс, используя который, исследователь создает модель из виртуальных элементов с некоторой степенью условности так же, как если бы он строил реальную систему из настоящих элементов. Это позволяет создавать, а затем исследовать и оптимизировать модели систем широкого диапазона сложности. При описании и последующем построении модели в среде VisSim нет необходимости записывать и решать дифференциальные уравнения, программа это сделает сама по предложенной ей исследователем структуре системы и параметрам ее элементов. Результаты решения выводятся в наглядной графической форме. Поэтому программой могут пользоваться и те, кто не имеет глубоких познаний в математике и программировании. При использовании VisSim 'а не требуется владеть программированием на языках высокого уровня или ассемблере. В то же время, специалисты, владеющие программированием, могут создавать собственные блоки, дополняя ими богатую библиотеку стандартных блоков VisSim'а.

3 Описание экспериментальной установки и методики эксперимента

Часть 1

1. Добавьте на схему импульсный генератор, генератор дельта-функции (можно получить как разность 2-х генераторов единичной ступенчатой функции с соответствующей задержкой) и генератор единичной ступенчатой функции. Задайте необходимые параметры.

2. Добавьте 3 передаточных звена (Blocks –> Linear System –> transferFunction). Задайте идентичные параметры для звеньев согласно варианту (см. п. 4).

3. Добавьте два индикатора типа осциллограф.

4. Соедините блоки так, чтобы получились цепочки: импульсный генератор – передаточное звено 1 – осциллограф 1; генератор дельта-функции – передаточное звено 2 – осциллограф 1; генератор единичной ступенчатой функции – передаточное звено 3 – осциллограф 2.

5. Настройте параметры симуляции и проанализируйте работу схемы. Сделайте выводы о различиях при построении импульсной функции от генератора импульсов и от генератора дельта-функции.

Часть 2

1. Выделите передаточное звено последней цепочки и в меню выберите частотный отклик (Analyze -> Frequency Response) и вы получите два графика: амплитудно-частотную характеристику и фазово-частотную характеристику.

2. Проделайте процедуру построения частотных откликов еще раз, только в свойствах полученных графиков настройте логорифмические масштабы и значения по оси ординат в децибелах.

3. При необходимости, измените границы частотного диапазона для анализа (диапазон изменения частоты для АЧХ, ФЧХ, ЛАЧХ, ЛФЧХ): Analyze -> Frequency Range.

4. Проанализируйте работу схемы.

Вариант: 11

Передаточная функция:

Номер варианта	C0k0	T1
11	1.30	0.03

4 Экспериментальные результаты и анализ результатов работы

Добавим на схему импульсный генератор, генератор дельта-функции, генератор единичной ступенчатой функции и три передаточных звена. Соединяем согласно заданию:

Рисунок 1 – Построенная схема

Импульсная характеристика – это сигнал, получаемый на выходе системы при подаче на него дельта-функции (единичного импульса). Любой импульс может быть представлен как смещенная и промасштабированная дельта-функция. При подаче на вход системы нескольких импульсов реакция системы на i-й импульс будет равна смещенной и промасштабированной импульсной характеристике. Значение же выходного сигнала будет равно сумме y=∑yi.

Переходная характеристика - это реакция системы на входное единичное ступенчатое воздействие при нулевых начальных условиях.

Рисунок 2 –АЧХ и ФЧХ

Рисунок 3 – ЛАЧХ и ЛФЧХ

Частотные характеристики описывают передаточные свойства звеньев (элементов) и систем в режиме установившихся гармонических колебаний, вызванных внешним гармоническим воздействием.

Зависимость коэффициента усиления |W(jω)| (модуля комплексного коэффициента передачи) звена от частоты ω усиливаемого синусоидального (и только синусоидального) сигнала называется амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) звена.

Зависимость аргумента φ_w(ω) комплексного коэффициента передачи звена (фазовой задержки синусоидального сигнала, вносимой звеном) от частоты ω синусоидального (и только синусоидального) сигнала, подаваемого на звено, называется фазочастотной характеристикой (ФЧХ) звена.

5 Выводы

В ходе выполнения работы в среде VisSim я научился строить передаточные и импульсные функции по заданным параметрам, а также амплитудно-частотную и фазово-частотную характеристики.