2015-03-08
294Общие указания
Дисциплина "Информационные технологии анализа и синтеза систем" изучается в приложении к различным инженерным системам, например, системам автоматического управления. При исследовании этих систем необходимо уметь строить частотные характеристики и исследовать переходные процессы [1]. Использование компьютерных технологий при решении такого рода задач и рассматривается в первой контрольной работе. При этом формулы частотных характеристик считаются заданными, так как вывод и изучение их физического смысла являются предметом другой дисциплины. Определения некоторых используемых в работе терминов из теории автоматического управления содержатся в [1].
При изучении дисциплины "Информационные технологии анализа и синтеза систем" используются знания и навыки, полученные в курсе "Информатика" [2]. При выполнении данной контрольной работы основное внимание должно быть уделено известным современным технологиям расчетов по формулам и построения графиков, то есть использованию систем программирования, табличных процессоров, интегрированных пакетов инженерных и научных расчетов.
|
|
|
Результаты работы должны быть представлены в виде отчета и на физическом носителе (дискете). При оформлении отчета рекомендуется следовать правилам [3].
Задание на контрольную работу
Изучаемый материал
Контрольная работа выполняется после изучения следующих тем:
· построение графиков с использованием системы программирования Delphi (версии Delphi 5 и выше) [4];
· построение графиков с использованием табличного процессора Excel (версии Excel 97 и выше) [5]-[7];
· построение графиков с использованием пакета MatLab (версии MatLab 5 и выше) [8];
· построение графиков с использованием пакета MathCad (версии MathCad 5 и выше) [9];
Среди перечисленных тем наиболее сложной и наименее полно описанной в учебной литературе является первая тема. Она и рассмотрена в данных методических указаниях.
Общая часть задания
1. По заданным коэффициентам и формулам построить 4 графика, характеризующих некоторую систему автоматического регулирования:
· амплитудно – частотную характеристику (АЧХ). АЧХ – это зависимость коэффициента усиления по амплитуде A от частоты 
.
· фазово – частотную характеристику (ФЧХ). ФЧХ – это зависимость фазы 
от частоты (на графике фаза должна быть представлена в градусах);
· амплитудно – фазово – частотную характеристику (АФЧХ). АФЧХ – это зависимость амплитуды от фазы в полярных координатах, что на комплексной плоскости представляется зависимостью мнимой части передаточной функции 
от её вещественной части 
;
|
|
|
· логарифмическую амплитудно – фазово – частотную характеристику (ЛАФЧХ). ЛАФЧХ – это два совмещенных на одном рисунке графика:
- график зависимости 
от 
, у которого ось ординат направлена вверх;
- график зависимости от , у которого ось ординат направлена вниз.
При этом ось абсцисс является общей для обоих графиков и проходит через точки 
= 0 и = -1800.
Диапазон изменения является заданным для каждого графика, однако шаг изменения студент должен подбирать сам таким образом, чтобы все качественные особенности графика были отражены.
Для построения графиков можно использовать любой из перечисленных в п.1.1 пакетов программ. Однако при защите работы студент должен показать знания по всему изучаемому материалу.
2. Подготовить отчет по контрольной работе в любом текстовом редакторе и оформить его на листах формата А4. Отчет должен включать титульный лист, содержание, пять разделов основной части (постановку задачи и разделы по каждой из частотной характеристик), список использованной литературы и приложение (если необходимо). На титульном листе указываются название дисциплины, номер контрольной работы, фамилия, имя, отчество студента, специальность, номер зачетной книжки, номер варианта, дата сдачи работы, адрес студента. Раздел с постановкой задачи должен включать условие и цель работы. Раздел, посвященный частотной характеристике, должен включать график, таблицу значений функции и, кроме того, текст соответствующей процедуры (для Delphi), набор команд пользователя (для пакетов MatLab или MathCad), таблицу в формульном виде (для Excel). В приложении может быть приведен полный текст программы, если работа выполнялась в Delphi.
3. Представить отчет в распечатанном виде и на физическом носителе.
Варианты заданий
Вариант 1.
Заданы коэффициенты 
=1; 
=0,209; 
=4,791
и формулы
;
;
;
.
Построить следующие графики:
1) АЧХ, 
, где Î[0,01; 0,5];
2) ФЧХ, 
, где Î[0,05;100];
3) АФЧХ, 
, где Î[0,75; 100];
4) ЛАФЧХ: от и от (см. п.1.2)
при Î [0,1; 100].
Вариант 2.
Заданы коэффициенты 
=1; 
=0,209; 
=4,791
и формулы
;
;
;
.
Построить следующие графики:
1) АЧХ, , где Î[0,01; 0,5];
2) ФЧХ, , где Î[0,05; 20];
3) АФЧХ, , где Î[0,05; 100];
4) ЛАФЧХ: от и от (см. п.1.2)
при Î [0,1; 100].
Вариант 3.
Заданы коэффициенты =20,0; 
=25,0; 
=0,1
и формулы
;
;
;
Построить следующие графики:
1) АЧХ, , где Î[0,01; 0,15];
2) ФЧХ, , где Î[0,005; 0,5];
3) АФЧХ, , где Î[0,0005; 10];
4) ЛАФЧХ: от и от (см. п.1.2)
при Î [0,1; 100].
Вариант 4.
Заданы коэффициенты =0,05; =34,641; =1,5; =0,1
и формулы
;
;
;
Построить следующие графики:
1) АЧХ, , где Î[0,01; 0,5];
2) ФЧХ, , где Î[0,05; 50];
3) АФЧХ, , где Î[0,75; 100];
4) ЛАФЧХ: от и от (см. п.1.2) при
Î [0,1; 100].
Вариант 5.
Заданы коэффициенты =0,3; 
=7,236; 
=2,764; =2
и формулы
;
;
;
.
Построить следующие графики:
1) АЧХ, , где Î[0,01; 0,5];
2) ФЧХ, , где Î[0,05; 10];
3) АФЧХ, , где Î[0,05; 5];
4) ЛАФЧХ: от и от (см. п.1.2) при
Î [0,1; 100].
Вариант 6.
Заданы коэффициенты =2; =5; =20
и формулы
;
;
;
.
Построить следующие графики:
1) АЧХ, , где Î[0,1; 0,6];
2) ФЧХ, , где Î[0,0001; 0,4];
3) АФЧХ, , где Î[0,01; 10];
4) ЛАФЧХ: от и от (см. п.1.2) при
Î [0,0001; 5 ].
Вариант 7.
Заданы коэффициенты =0,02; =326,491; 
=73,509; =3 и формулы
;
;
;
.
Построить следующие графики:
1) АЧХ, , где Î[0,001; 0,05];
2) ФЧХ, , где Î[0,0001; 0,5];
3) АФЧХ, , где Î[0,0001; 12];
4) ЛАФЧХ: от и от (см. п.1.2) при
Î [0,0001; 12].
Вариант 8.
Заданы коэффициенты =10,0; =1,0; =0,2
и формулы
;
;
;
Построить следующие графики:
1) АЧХ, , где Î[0,01; 5];
2) ФЧХ, , где Î[0,0005; 5];
3) АФЧХ, , где Î[0,0005; 10];
4) ЛАФЧХ: от и от (см. п.1.2)
при Î [0,01; 100].
Вариант 9.
Заданы коэффициенты =0,3; =7,341; =2,0; =0,1
и формулы
;
;
;
Построить следующие графики:
1) АЧХ, , где Î[0,01; 0,5];
2) ФЧХ, , где Î[0,05; 10];
3) АФЧХ , где Î[0,75; 100];
|
|
|
4) ЛАФЧХ: от и от (см. п.1.2)
при Î [0,1; 100].
Вариант 10.
Заданы коэффициенты =0,05; =23,76; =12,764; =2 и формулы
;
;
;
.
Построить следующие графики:
1) АЧХ, , где Î[0,01; 0,5];
2) ФЧХ, , где Î[0,05; 10];
3) АФЧХ, , где Î[0,75; 100];
4) ЛАФЧХ: от и от (см. п.1.2)
при Î [0,1; 100].
Литература
1. Шамберов В.Н., Согонов С.А. Лабораторный практикум по теории автоматического управления. Учебное пособие. СПб.: Изд. СПбГМТУ, 2000,
2. Информатика. Методические указания к контрольным и курсовой работам. СПбГМТУ, 2002
3. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления. ГОСТ 7.23-91.
4. Ткачев Н., Свиридов Ю. Delphi 5: Создание мультимедийных приложений. Учебный курс. – СПб: Издательство "Питер", 2001.
5. Хэлворсон М., Янг М. Microsoft Office 2000. MS Press, СПб.: "Питер", 2001.
6. Робинсон С. Microsoft Access 2000. Учебный курс. СПб.: "Питер".2001.
7. Горавнева Т.С. Табличный процессор Excel: Учебное пособие. СПб.: Изд. СПбГМТУ, 2000, 105 с.
8. Потемкин В.Г. MatLab 6: Среда проектирования инженерных приложений. М.: Диалог – МИФИ. 2003.
9. Дьяконов В.П., Абраменкова И.В. MathCad 8.0 в математике, физике и Internet. М.: Нолидж, 1999.
