Порядок проведения эксперимента и расчетов

Для каждого значения частоты (см. табл. 1) необходимо выполнить следующие действия.

1. Задать значение частоты в источнике входного сигнала.

2. Рассчитать период входного сигнала и записать в таблицу:

Т =2 p/w.

3. Установить в окне параметров моделирования время моделирования, чтобы наблюдать несколько периодов колебаний.

4. Установить в окне параметров моделирования шаг расчета по времени (рекомендуется задавать как минимум в 100 раз меньше периода).

5. Запустить расчет модели. По его окончании открыть индикатор и убедитесь, что выбранного времени моделирования достаточно для того, чтобы наблюдать режим установившихся колебаний выходной величины. Выделить крупным планом фрагмент установившегося режима. Признаком установившегося режима является то, что амплитуда выходного сигнала практически не меняется от периода к периоду, определяемая как по точкам минимума, так и по точкам максимума синусоиды. Если режим не установился, необходимо увеличить время моделирования и повторить моделирование. Если амплитуда выходного сигнала оказывается много меньше амплитуды входного сигнала, то для удобства наблюдения выходной сигнал можно усилить (с помощью блока Gain) и повторить расчет.

Примечание: перед повторным запуском моделирования закройте индикатор. Если индикатор не закрывать, графики автоматически не обновляются.

6. Определить амплитуду выходного сигнала с помощью сетки. Если был задан неединичный коэффициент усиления блока Gain, то для определения реальной амплитуды следует поделить измеренную амплитуду на введенный коэффициент. Результат запишите в таблицу.

Примечание: Амплитуда выходного сигнала является значением АЧХ, т.к. амплитуда входного сигнала единична (АЧХ – это отношение этих амплитуд).

7. Определить временной сдвиг между выходным и входным сигналами. Его можно определять как временной отрезок Dt = t ₁ – t ₂ между пересечениями выходной и входной синусоидой уровня нуля (в одном направлении) или между точками их максимумов (рис. 9):

Рис. 9. Определение временного сдвига:

x – входной сигнал; y – выходной сигнал.

Использование меток при определении временного сдвига может дать неточный результат. Для точного определения времен t ₁ и t ₂ рекомендуется использовать увеличение масштаба графиков.

Примечание. Для исследуемого в работе объекта выходной сигнал всегда будет отставать по фазе от входного сигнала. Поэтому все значения временного и фазового сдвига будут отрицательны. Для проверки правильности определения временного сдвига мысленно сместите график выходного сигнала на величину |D t | влево. При этом выходной сигнал должен оказаться в фазе с входным сигналом (пересечения уровня нуля и точки максимума будут совпадать по времени).

8. Рассчитать фазовый сдвиг (значение ФЧХ) в радианах:

j = D t·w.

Необходимо перевести полученный результат в градусы и записать в таблицу.

9. Рассчитать и записать в таблицу значение ЛАЧХ (в дБ):

L = 20·lg(Y_m).

10. Рассчитать и записать в таблицу значение действительной части АФЧХ:

U = Y_m ·cos(j).

11. Рассчитать и записать в таблицу значение мнимой части АФЧХ:

V = Y_m ·sin(j).

Выполнив пункты 1-11 для одной частоты, необходимо повторить их для другой частоты и далее для всех частот в таблице. Пункты 8-11 можно выполнить после того, как закончена вся экспериментальная часть.

Для частоты 2 рад/с необходимо сохранить временные графики входной и выходной синусоидальных величин для отчета.

Определение параметров колебательного звена. По экспериментальным данным определить коэффициент передачи, постоянную времени и коэффициент демпфирования колебательного звена (см. теоретические сведения).