Автоматизированные измерения и моделирование свойств линейных систем: Учебно-методическое пособие, страница 11

Для примера рассмотрим дифференцирующую цепочку. Ее схема в Simulink будет выглядеть следующим образом (рис. 31):

Рис. 31

Здесь генератор прямоугольных импульсов PulseGenerator и осциллограф Scope – обычные Simulink-блоки, связанные с SimPowerSystems-блоками через управляемый источник напряжения ControlledVoltageSource и с помощью измерителя напряжения VoltageMeasurement. Сама дифференцирующая цепочка состоит из двух SimPowerSystems-блоков – последовательных RLC-цепочек (Series RLC Branch). При прохождении последовательности прямоугольных импульсов через дифференцирующую цепочку осциллограф показывает уже полученный ранее результат (рис. 23).

Анализ электрических цепей удобно проводить с помощью блока Powergui. Этот блок расположен в основном разделе библиотеки SimPowerSystems (рис. 32). Как и при работе с другими блоками, для его использования  достаточно переместить пиктограмму блока в рабочее окно модели. Блок Powergui обеспечивает решение различных задач, таких, например, как задание начальных условий, анализ схемы с помощью инструмента Simulink LTI-Viewer, расчет спектров и т.д.

Перед использованием LTI-Viewer необходимо убедиться, что в блоке Controlled Voltage Source  (Управляемый источник напряжения) для параметра Measurements (Измеряемые переменные) выбрано Voltage - выходное напряжение источника. Тогда при загрузке LTI-Viewer появится окно Powergui link to LTI View model, в котором можно выбрать вход и выход исследуемой системы (рис. 33).

Для просмотра результатов линейного анализа необходимо нажать кнопку Open new LTI Viewer и выбрать вид графика в окне LTI Viewer. На рис. 34 приведена переходная характеристика дифференцирующей цепочки, а на рис. 35 – ее АЧХ и ФЧХ.

Рис. 32

Рис. 33

Для просмотра результатов линейного анализа необходимо нажать кнопку Open new LTI Viewer и выбрать вид графика в окне LTI Viewer. На рис. 34 приведена переходная характеристика дифференцирующей цепочки, а на рис. 35 – ее АЧХ и ФЧХ.

Рис. 34

Рис. 35

С помощью блока Powergui также можно установить начальные значения в цепи. При нажатии на кнопку Initial states Setting открывается окно, в котором отображаются начальные значения переменных. Эти значения можно изменять. Новые значения используются при расчете переходных процессов.

Выполнение экспериментальных измерений

После теоретических расчетов и компьютерного моделирования прохождения сигналов через линейные системы предлагается выполнить соответствующие экспериментальные измерения и сравнить результаты расчетов с экспериментальными данными. При проведении экспериментов предоставляется возможность выполнять измерения с использованием как аналоговых приборов (генератора, осциллографа, вольтметра), так и с использованием их электронных аналогов, основу которых составляют устройства  АЦП и ЦАП. Такой подход применяется при выполнении большинства работ в лаборатории ФОМОПИ.

В качестве источников сигнала могут быть использованы аналоговые генераторы синусоидальных колебаний и прямоугольных импульсов, а также цифровой функциональный генератор, реализованный на основе ЦАП L-Card. В качестве регистрирующих аналоговых устройств могут выступать двухканальный осциллограф и вольтметр, а также их цифровые аналоги L-Graph и L-Card Explorer, использующие АЦП L-Card. Упрощенная блок-схема экспериментальной установки представлена на рис. 36.

Рис. 36

Не затрагивая методик проведения аналоговых измерений электрических сигналов, которые изучались ранее в 1 и 2 физической лаборатории, приведем некоторые сведения по использованию устройств АЦП-ЦАП L-Card, в объеме, необходимом для проведения измерений в рамках данной работы. Более подробные сведения о проведении автоматизированных измерений с использованием методов цифровой обработки сигналов будут предоставлены в методических пособиях к другим работам лаборатории ФОМОПИ. Ниже рассмотрены особенности работы программ L-Graph и L-Card Explorer, которые используются при проведении экспериментальных измерений.

Описание работы программы L-Graph