Лабораторний практикум з курсу «Основи автоматики», страница 5

          Функції А(ω) і φ(ω) називаються відповідно амплітудною частотною характеристикою (АЧХ) і фазовою частотною характеристикою (ФЧХ). Функції U(ω) і V(ω) називаються відповідно дійсною частотною характеристикою (ДЧХ) і уявною частотною характеристикою (УЧХ).

          Для кожного фіксованого значення частоти ω = ω₁, КФЧХ на комплексній площині (U, jV) може бути зображена вектором А(ω₁), відхиленим від позитивного напряму осі абсцис на кут φ(ω₁). Годограф цього вектора при зміні частоти від 0 до +∞ носить назву комплексної фазово-частотної характеристики (КФЧХ) або амплітудно-фазової частотної характеристики (АФЧХ) ланки. КФЧХ зображена на рисунку 2.1.

Характеристики А(ω) і φ(ω) можна одержати експериментально, подаючи на вхід ланки гармонічний сигнал різної частоти. А(ω) визначають як відношення амплітуд вихідного і вхідного сигналів, а φ(ω) – як зсув фаз між вихідним і вхідним сигналами.

Рисунок 2.1

Частотні характеристики, побудовані  в логарифмічному масштабі називають логарифмічними частотними характеристиками (ЛАЧХ і ЛФЧХ). При побудові ЛАЧХ підсилення по осі ординат відкладається в децибелах L_m(ω)=20´lgA(ω). По осі абсцис в логарифмічному масштабі відкладається частота. Одиницею вимірювання служить декада, відповідна зміні частоти в 10 разів. При побудові ЛФЧХ логарифмічний масштаб використовується тільки по осі частот, по осі ординат використовується натуральний масштаб.

3  Домашня підготовка

3.1 Вивчити матеріал [1, параграфи 2.4, 2.6] або [2, розділ 3].

3.2 Для ланок Н₁(р), Н₁(р) ^. Н₂(р) і Н₄(р) построїти графіки КФЧХ, АЧХ, ФЧХ, ЛАЧХ, ЛФЧХ. Для цього необхідно:

– використовуючи  дані  таблиць 2.1 і 2.2 (див.лаб.роботу№1) записати передаточні функції ланок;

– одержати вираз для КФЧХ, АЧХ, ФЧХ, ЛАЧХ, ЛФЧХ;

– розрахувати і звести в таблиці 4.1, 4.2, 4.3 значення характеристик для різних частот;

– по набутим значенням построїти характеристики;

– на графіках КФЧХ вказати значення частот, для яких визначалися значення.

4  Методичні вказівки до виконання роботи

4.1 Натиснути кнопку «4,5,6» перемикача лабораторних робіт і кнопку  «I-II» перемикача вимірювальних кіл. Включити стенд, вольтметр.

4.2 Визначити залежність амплітуди вихідного сигналу ланок H₁(p),   H₁(p) × H₂(p),  H₄(p) при подачі на вхід цих ланок сигналу постійного струму від джерела  Е₁(f = 0; U₁ = 5В). Результати вимірювань занести в таблиці 4.1, 4.2, 4.3,  врахувати,  що при постійному струмі  кут зсуву фаз  j = 0.

4.3 Зняти залежність амплітуди і фази вихідних сигналів ланок Н₁(р),  Н₁(р) × Н₂(р)  і Н₄(р) від частоти при подачі на вхід цих ланок гармонічного сигналу U₁ від генератора Е_г. Обертанням ручки «Е_г» встановити найбільше значення сигналу U₁.

4.4 Зняття частотних характеристик виконати для вказаних в таблицях 4.1, 4.2 і 4.3 частот і характерних точок фазового зсуву. Вимірювання рівнів вхідного U₁ і вихідного U₂ сигналів, частоти і зсуву фаз виконувати за допомогою вольтметра і функціонального вимірювача ИФ.

4.5 Моделі ланок зібрані на операційних підсилювачах, що мають власне фазове запізнення (зсув фаз), тому значення кута α ИФ необхідно скорегувати згідно з наведеними в таблицях виразами.

4.6 Результати вимірювань частоти f, рівнів вхідного U₁ і вихідного U₂ сигналів, кутів α і φ, а також значення А і L_m необхідно занести у відповідні таблиці.

4.7 Для коливної ланки Н₄(р) визначити резонансну частоту ω_p, яка відповідає максимальному значенню вихідного сигналу при незмінному рівні вхідного сигналу.

Аперіодична ланка першого порядку Н₁(р)    

Таблиця 4.1

Домашня  підготовка	f, Гц	0	50	100	150		200	300	400	500
	ω, с-1
	А
	φ, град
	Lm, дБ
Експеримент	U1, В
	U2, В
	α, град					225
	φ=(1800-α), град					- 45
	А=U2/U1
	Lm=20lgA, дБ
	δφ  %
	δА %

Аперіодична ланка другого порядку Н₁(р)×Н₂(р)

Таблиця 4.2

Домашня підготовка	f, Гц	0	50	100	150		200	400	600	800
	ω, с-1
	А
	φ, град
	Lm, дБ
Експеримент	U1, В
	U2, В
	α, град					90
	φ = - α, град					- 90
	А=U2/U1
	Lm=20lgA, дБ
	δφ,  %
	δА, %