тоэ курс. Анализ и моделирование переходных процессов в линейной цепи при входном воздействии произвольной формы
 Скачать 1.06 Mb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)» ( СПбГЭТУ «ЛЭТИ») Кафедра теоретических основ электротехники ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ Методические указания к выполнению курсового расчёта на тему: «Анализ и моделирование переходных процессов в линейной цепи при входном воздействии произвольной формы» Санкт-Петербург 2017г Общие указания Целью курсового расчёта является освоение студентами основных методов анализа линейных электрических цепей. В процессе самостоятельной работы студенты исследуют искажения входных сигналов при прохождении их через цепь методом переменных состояния, операторным методом и методами спектрального и гармонического анализа. Все расчёты ориентированы на использование таких программных средств как Mathcad и Multisim в информационно-вычислительном центре университета и центре компьютерных технологий ЦКТЭ кафедры ТОЭ. Приобретение навыков работы в этих программных средах, несомненно, избавит студентов от рутинной работы в расчётах и будет способствовать в дальнейшем лучшему усвоению учебных материалов и по другим дисциплинам в процессе обучения в университете. Состав методических указаний Методические указания состоят из двух частей: Индивидуального задания по вариантам списка студентов учебной группы с примером расчёта цепи и приложения. В приложении даны: 1. Электронная версия расчётов в среде Mathcad. 2. Электронная версия моделирования вариантов индивидуального задания в программе Multiuse. Задание на курсовой расчёт Импульс напряжения или тока заданной формы f1(t) (рис.1,а,б,в,г) подаётся на вход цепи (рис.3,4,5,6). Требуется определить соответствующую источнику реакцию f2(t) на выходе цепи.  Рис.1 Варианты задания представлены в таблице 1.
Табл.1  Рис.2.Схемы цепей для варианта №1  Рис.3 Схемы цепей для варианта №2  Рис.4. Схемы цепей для варианта №3  Рис.5. Схемы цепей для варианта №4 При воздействии на входе одиночного импульса рассчитать: 3. 1.Численным методом переменных состояния 3.1.1) Записать в аналитическом виде временную функцию входного воздействия f1(t). 3.1.2) Составить систему дифференциальных уравнений состояния цепи и проверить её по величинам вынужденных составляющих. 3.1.3) Рассчитать реакцию f2(t) на выходе цепи численным методом Рунге-Кутта. Смотреть электронную версию «Расчёт в Маткаде ». 3.2. Операторным методом 3.2.1) Определить функцию передачи цепи H(S) и проверить её для S=0 и S= ∞. 3.2.2) Записать изображение входного воздействия. 3.2.3) Определить реакцию на выходе цепи используя обратное преобразование Лапласа и построить на одном рисунке графики f1(t) и f2 (t). См. «Расчёт в Маткаде». 3. 3. Спектральный анализ 3.3.1) Построить частотные характеристики цепи H(jω). См. «Расчёт в Маткаде» 3.3.2) Записать амплитудный спектр A(ω) входного сигнала. Построить его на одном графике с H(ω) и оценить степень искажения формы входного воздействия. См.«Расчёт в Маткаде». Для периодической последовательности импульсов выполнить 3.4. Гармонический анализ цепи 3.4.1) Построить дискретные амплитудный (АДС) и фазовый (ФДС) спектры входного воздействия. Записать ряд Фурье для f1(t) и построить его аппроксимацию. См. «Расч. в Маткаде». 3.4.2) Построить дискретные амплитудный (АДС) и фазовый (ФДС) спектры реакции на выходе цепи. Записать и построить график f2(t).См. «Расчёт в Маткаде». 4.Моделирование переходного процесса в цепи Выполняется с использованием электронной версии «Электрические цепи». Инструкция по моделированию приведена в файле «Моделирование цепи» как показано на следующей странице. 4.1) В электронной версии программы Multisim-10 в схеме моделирования (Рис.7) заменить( переключить) цепь примера цепью заданного варианта из папки «Электрические цепи». 4.2) Подключить к цепи измерительные приборы, как показано на рис.7. 4.3) Снять осциллограмму и спектры входного воздействия и реакции и частотные характеристики АЧХ и ФЧХ цепи. 5.Требование к оформлению курсового расчёта Отчёт должен быть выполнен в формате А4 и содержать: Титульный лист (см. образец). Оглавление. Параметры задания цепи и сигнала. Схемы цепи. Расчёты, по каждому пункту задания, выполненные в Mathcade. Результаты моделирования. Заключение. Список используемой литературы. ПРИЛОЖЕНИЕ выполнено в электронном виде и загружено в компьютеры ЦКТЭ кафедры ТОЭ. Содержит файлы: 1.Титульный лист к отчёту 2.«Расчёт в Маткаде» + « ШПАРГАЛКА» с примерами основных действий 3.«Электрические цепи» + «Введение и Руководство пользователей программными средствами Multisim».  Рис.6.Схема.моделирования 6. Библиографический список Ю.А.Бычков, В.М.Золотницкий, Э.П.Чернышев, А.Н.Белянин - Основы теоретической электротехники. СПб, издательство «Лань»2008. Р.И.Ивановский - Компьютерные технологии в науке и образовании. Практика применения систем MathCAD Pro.- М. Высш.шк. 2003. Руководство пользователей программой Multisim. 4. Методические указания к выполнению курсового расчёта на тему: «Анализ и моделирование переходных процессов в линейной цепи при входном воздействии произвольной формы» Это задание на Курсовой расчёт №2 для начала работы. На второй неделе необходимо выполнить первый пункт. Для этого нарисовать Вх.импульс f1(t) и цепь своего варианта. Найти Систему уравнений состояния и проверить её. Дальнейший расчёт выполняется по приведённому ПРИМЕРУ. Для озакомления с П/С Маткад необходимо посетить Лабораторию каф.ТОЭ а.1105, в часы консультаций, назначенные преподавателем по Практике. Защита курсового расчёта состоится на первой неделе АПРЕЛЯ по группам в часы консультаций. Где нужно представить Пояснительную записку в формате А4,ответить на заданные вопросы по содержанию курсового и выполнить Письменное задание по темам Курс.расчёта. |