Федеральное агентство по образованию
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Сибирский федеральный университет»
Учебное пособие по лабораторному практикуму
Красноярск
2008
Аннотация
Изложены методические указания по выполнению лабораторного практикума по дисциплине «Радиоавтоматика». По каждой лабораторной работе приведены цель работы, краткие теоретические сведения, содержание домашнего задания и указания по его выполнению, программа экспериментального исследования, содержание отчета, контрольные вопросы и рекомендуемая литература.
Предназначено для студентов укрупненной группы 210000 «Электронная техника, радиотехника и связь» направления 210300.62 «Радиотехника».
Введение
Лабораторный практикум способствует закреплению теоретических знаний по дисциплине «Радиоавтоматика», формированию необходимых навыков и умений: применения методов моделирования и экспериментальных исследований типовых систем автоматического управления, использования пакета прикладных программ для моделирования автоматических систем, опыта работы с измерительными приборами, научного анализа полученных результатов и их практической оценки, обобщения и сопоставления с теоретическими положениями, достижения в обучении практических компонентов уровня «знать», «уметь», «иметь опыт».
Количественный состав лабораторного практикума определяется преподавателем, ведущим дисциплину, с учетом количества часов, отводимых на лабораторные занятия в семестре.
Допуск к выполнению лабораторной работы осуществляется по результатам проверки преподавателем выполненного студентом домашнего задания или электронного тестирования. Сдача отчета по лабораторной работе осуществляется на следующем после выполнения лабораторной работы занятии по результатам обсуждения со студентом сделанным им выводов и заключений по выполненной работе.
Лабораторная работа №1
Исследование динамических звеньев
систем радиоавтоматики
Цель работы – изучение свойств типовых звеньев систем радиоавтоматики, способов их реализации, а также методики моделирования линейных систем по их структурным схемам.
1. Общие положения
Перед выполнением лабораторной работы студентам необходимо:
● ознакомиться с методическими указаниями к работе и изучить соответствующие разделы рекомендованной литературы;
● вывести выражения для комплексных коэффициентов передачи, передаточных функций, переходных и импульсных характеристик типовых линейных звеньев первого порядка (инерционное, интегрирующее, форсирующее, дифференцирующее);
● построить логарифмические амплитудно-частотные (ЛАХ) и фазочастотные характеристики (ЛФХ) указанных звеньев (в общем виде);
● уяснить методику снятия экспериментальных характеристик звеньев, а также моделирования линейных непрерывных систем по их структурным схемам.
В процессе выполнения работы следует:
● практически ознакомиться со способами реализации типовых динамических звеньев на основе операционных усилителей, охваченных отрицательной обратной связью;
● провести экспериментальное исследование их характеристик в соответствии с программой исследований;
● провести экспериментальное исследование модели линейной системы, составленной из типовых звеньев.
К выполнению работы допускаются студенты, оформившие результаты своей подготовки в виде соответствующей части отчета, содержащей выражения для передаточных функций, переходных и импульсных характеристик, ЛАХ и ЛФК типовых звеньев первого порядка, передаточной функции замкнутой линейной системы, а также функциональную схему лабораторной установки.
2. Лабораторная установка
Лабораторная установка состоит из макета для исследования моделей линейных систем, генератора звуковых частот (ГЗ), генератора импульсов (ГИ), генератора шума (ГШ), осциллографа, вольтметра и фазометра (рис. 1).
Рис. 1. Функциональная схема лабораторной установки
Лабораторная установка позволяет снять амплитудно-частотную (АЧХ), фазочастотную (ФЧХ), переходную и импульсную характеристики типовых звеньев и систем, составленных из них, а также исследовать прохождение шума через типовые звенья.
Типовые динамические звенья в лабораторном макете построены на основе операционных усилителей, охваченных отрицательной обратной связью. При соответствующем выборе параметров входной цепи и цепи обратной связи могут быть реализованы различные динамические звенья (см. табл. 1).
Выбор генератора испытательных сигналов определяется видом характеристики исследуемого звена (системы). Для снятия АЧХ и ФЧХ необходимо использовать низкочастотный генератор синусоидального сигнала (ГЗ) а в качестве измерительного прибора – соответственно вольтметр и фазометр, подключенный к выходу исследуемого звена (для контроля линейности звена к его выходу следует также подключить осциллограф). При этом необходимо следить за тем, чтобы амплитуда сигнала на входе звена оставалась неизменной при изменении частоты сигнала.
Для снятия переходной и импульсной характеристик на вход исследуемого звена следует подать импульсный сигнал от ГИ, входящего в состав лабораторного макета (при снятии переходной характеристики используются выходы “1” или “2”, при снятии импульсной характеристики – выход “3”). Наблюдая сигнал на выходе звена с помощью осциллографа, регистрируют переходную (импульсную) характеристику.
Для исследования прохождения шума через типовое звено к входу последнего подключается низкочастотный генератор шума, а к выходу – осциллограф (для визуального наблюдения шума на выходе и измерения его дисперсии).
На переднюю панель лабораторного макета выведены:
● тумблер включения питания;
● гнезда
входа и выхода типовых звеньев (указаны их передаточные
функции);
● ручки потенциометров для регулировки амплитуды импульсов “Рег. ампл.” и коэффициента усиления операционных усилителей “Рег. Кус.”
3. Программа экспериментальных исследований
1. Включить питание лабораторного макета, а также приборов (ГЗ, ГИ, ГШ, осциллографа, вольтметра, фазометра).
2. Снять амплитудно-частотную (АЧХ) и фазо-частотную (ФЧХ) характеристики типовых звеньев.
2.1. Выход ГЗ подсоединить ко входу инерционного звена, установить амплитуду сигнала А=100 мВ с помощью ручки “Рег. Выхода” и аттенюатора ослабления.
2.2. Выходы осциллографа и вольтметра, а также вход “Сигнал” фазометра подсоединить к выходу звена (вход “Опорн.” фазометра – к входу звена).
2.3. Поддерживая неизменной амплитуду сигнала на входе и изменяя частоту f сигнала в пределах 20 Гц – 20 кГц (с помощью переключателя “Множитель” и ручки “Частота Hz”), измерить амплитуду сигнала Авых и фазу φвых на выходе звена. Результаты измерений свести в таблицу (10 – 20 значений для АЧХ и ФЧХ).
2.4. Повторить пункты 2.1 – 2.3 для интегрирующего, форсирующего и дифференцирующего звеньев.
3. Снять переходную характеристику типовых звеньев.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
