лабораторная_радиоавтоматика. Радиоавтоматика_ЛР_. Отчет по лабораторной работе 1 Исследование типовых радиотехнических звеньев систем радиоавтоматики
 Скачать 2.16 Mb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) Кафедра телекоммуникаций и основ радиотехники (ТОР) ОТЧЕТ по лабораторной работе № 1 «Исследование типовых радиотехнических звеньев систем радиоавтоматики» по дисциплине «Радиоавтоматика» Вариант 14
Томск 2022 Введение Целью работы по исследованию типовых радиотехнических звеньев (ТРЗ) является исследование: – амплитудно-частотных характеристик типовых радиотехнических звеньев систем радиоавтоматики; – переходных характеристик типовых радиотехнических звеньев систем радиоавтоматики. Объектами исследований являются следующие типовые радиотехнические звенья: – пропорциональное (безынерционное); – апериодическое; – интегрирующее; – дифференцирующее; – реальное дифференцирующее (форсирующее); – колебательное. Исходные данные Параметры элементов схем ТРЗ приведены в табл. 1. Таблица 1 – Значения элементов типовых звеньев
3 Расчетное задание Рассчитаем коэффициент усиления k пропорционального звена. Схема звена приведена на рисунке 1.  Рисунок 1 – Схема пропорционального звена Так как пропорциональное звено построено на основе схемы неинвертирующего усилителя на ОУ, то коэффициент передачи находим из соотношения  Или, представив значение коэффициента усиления в децибелах, получим  Найдем значения сопрягающих частот для всех ТРЗ: – для апериодического и форсирующего звеньев (рисунок 2)   а) б) Рисунок 2 – Схема апериодического (а) и форсирующего (б) звеньев  Для дифференцирующего и интегрирующего звеньев (рисунок 3) найдем значение емкости конденсатора C2, приняв T=1.   а) б) Рисунок 3 – Схема интегрирующего (а) и дифференцирующего (б) звеньев  Тогда, сопрягающая частота для этих звеньев  4. Найдем значение резонансной частоты для колебательного звена (рисунок 4).  Рисунок 4 – Схема колебательного звена  5. Вычислим коэффициент демпфирования и перерегулирование колебательного звена.  Перерегулирование:  Результаты расчетной части лабораторной работы сведены в итоговую таблицу (таблица 2). 4 Экспериментальное задание Исследуем пропорциональное звено. Схема модели экспериментального исследования приведена на рисунке 5.  Рисунок 5 – Схема исследования пропорционального звена Выполнив моделирование в частотной и временной областях, получим амплитудно-частотную, фазочастотную и переходную характеристики (рисунки 6, 7).  Рисунок 6 – АЧХ и ФЧХ пропорционального звена  Рисунок 7 – Переходная характеристика пропорционального звена Вывод по исследованию. Как и было показано при расчете, пропорциональное звено имеет постоянный коэффициент усиления, совпадающий с расчетным, во всем частотном диапазоне, и нулевую фазу во всем диапазоне частот (на практике частотный диапазон ограничен свойствами операционного усилителя). Переходная характеристика показывает отсутствие инерционности переходного процесса. Исследуем апериодическое звено. Схема эксперимента в пакете Qucs показана на рисунке 8.  Рисунок 8 – Схема исследования апериодического звена На рисунке 9 и рисунке 10 показаны соответственно частотные и переходная характеристики.  Рисунок 9 – Частотные характеристики апериодического звена  Рисунок 10 – Переходная характеристика апериодического звена Вывод по результатам исследования. Результат исследования апериодического звена первого порядка подтверждает с достаточной степенью точности теоретический расчет. Из частотных характеристик видно, что при частотах, больших частоты сопряжения, АЧХ спадает с наклоном -20 дБ/дек. Время переходного процесса из переходной характеристики находится в пределах 3…4T. Проведем исследование интегрирующего звена. Схема экспериментального исследования приведена на рисунке 11.  Рисунок 11 – Схема исследования интегрирующего звена На рисунках 12 и 13 приведены частотные и временные характеристики соответственно.  Рисунок 12 – Частотные характеристики интегрирующего звена  Рисунок 13 – Переходная характеристика интегрирующего звена Вывод по результату исследования. Схема интегрирующего звена повторяет схему апериодического звена. Получение постоянного наклона АЧХ достигается путем установки малой по сравнению с другими элементами частоты сопряжения. Переходная характеристика интегрирующего звена представляет собой линейно нарастающий сигнал, что полностью соответствует теоретическим выкладкам. Схема исследования дифференцирующего звена показана на рисунке 14. Результат исследования – частотные характеристики показаны на рисунке 15. Переходная характеристика показана на рисунке 16.  Рисунок 14 – Схема исследования дифференцирующего звена  Рисунок 15 – Частотные характеристики дифференцирующего звена  Рисунок 16 – Переходная характеристика дифференцирующего звена Вывод по результату исследования. Дифференцирующее звено с ростом частоты до частоты сопряжения имеет нарастающую с наклоном +20 дБ/дек амплитудно-частотную характеристику. На более высоких частотах АЧХ горизонтальна и звено имеет свойства пропорционального. Проведем исследование форсирующего звена. Схема исследования приведена на рисунке 17.  Рисунок 17 – Схема исследования форсирующего звена Частотные характеристики форсирующего звена приведены на рисунке 18.  Рисунок 18 – Частотные характеристики форсирующего звена Переходная характеристика форсирующего звена показана на рисунке 19.  Рисунок 19 – Переходная характеристика форсирующего звена Вывод по результатам исследования. Свойства форсирующего звена, как и схема – полностью соответствуют дифференцирующему звену. Различие лишь в значении сопрягающей частоты. Схема исследования колебательного звена приведена на рисунке 20.  Рисунок 20 – Схема моделирования колебательного звена На рисунке 21 показаны частотные характеристики колебательного звена.  Рисунок 21 – АЧХ и ФЧХ колебательного звена На рисунке 22 показана переходная характеристика колебательного звена. Из переходной характеристики найдем значение перерегулирования.   Рис. 22 – Переходная характеристика колебательного звена Вывод по результатам исследования. Колебательное звено имеет соответствующие расчетным значениям резонансную частоту и перерегулирование. Спад АЧХ после резонансной частоты составляет -40 дБ/дек. Сведем результаты расчета и эксперимента в таблицу 2. Таблица 2 – Результаты исследования типовых звеньев
Список литературы 1. Пушкарёв В.П. Радиоавтоматика: учеб. пособие / В.П. Пушкарёв, Д.Ю. Пелявин. – Томск: ФДО, ТУСУР, 2017. – 182 с. 2. Пушкарёв В.П./ Радиоавтоматика: учеб.-методическое пособие / В.П. Пушкарёв, Д.Ю. Пелявин. – Томск: ФДО, ТУСУР, 2017. – 100 с. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||