Исследование переходных процессов.

2.1. Отключить нелинейный элемент.

2.2. Нажать кнопку «Trig menu» (меню синхр.), с помощью экранных кнопок выбрать источник («Source») и нарастающий наклон («Rising»). Убедится, что стрелка в правой части экрана, управляемая ручкой «Level», не выходит за пределы ожидаемого сигнала. Нажать кнопку «Single seq» (одиночный запуск) и дождаться надписи «Ready» сверху экрана. Надавить (и не отпускать до ожидаемого окончания переходного процесса) кнопку «скачок» на макете САУ. Посмотреть переходный процесс (при необходимости, нажать кнопку «Acquire» (сбор данных) и соответствующей экранной кнопкой выбрать режим «Sample»). Уточнить скорость развертки, смещение по горизонтали и усиление канала.

Задачу можно решить и другим способом: дополнительно к «Single seq» нажать кнопку «Run /Stop», кнопку «скачок» и, не отпуская ее, повторить нажатие кнопки «Run/ Stop».

2.3. Нажать кнопку «Cursor» и экранной кнопкой «Type» выбрать режим «Time». С помощью универсальной ручки (справа от экрана, наверху; светодиод рядом должен гореть) поместить курсор в начало отсчета. Нажать экранную кнопку «Cursor 2» и с помощью универсальной ручки поместить курсор в конец отсчета. Измерить время нарастания переходного процесса (см.числовые данные для курсоров, на экране справа).

2.4. Вставить флэшку в USB-порт на передней панели осциллографа (для экономии времени лучше использовать флэш-память небольшого объема порядка нескольких мегабайт). Дать время осциллографу на знакомство с Вашей флэшкой. Нажать кнопку «Print» (если рядом с этой кнопкой горит светодиод). В противном случае нажать кнопку «Utility» (сервис) и, далее «Options/Printer setup» с последующими разумными действиями. Подождать до окончания записи (во время записи на экране появляется значок часов). Файл записывается в формате *.bmp и, в дальнейшем, редактируется средствами графического редактора Paint.

При отсутствии флэшки график зарисовать вручную или сфотографировать.

2.5. Повторить действия по п.п.2-4 для регистрации остальных переходных процессов (всего их 3). При этом потребуется изменение настроек «Sec/Div» и «Volts/Div». Для процессов с перерегулированием необходимо дополнительно нажать кнопку «Cursor» и экранной кнопкой «Type» выбрать режим «Amplitude». Далее следует с помощью 2-х курсоров измерить величину перерегулирования. При желании, результаты измерений можно сохранить на флэшке.

 

Анализ автоколебаний.

3.1. Подключить к САУ нелинейный элемент.

3.2. Нажать кнопку «Autoset» и повторить действия по п.п.1.4-1.5.

3.3. С помощью курсоров измерить период и амплитуду колебаний. При желании, результаты измерений можно сохранить на флэшке.

3.4. Повторить действия по п.3.3 для остальных нелинейных САУ (всего их 3).

Замечание. В случае проблем с синхронизацией нажать кнопку «Trig menu» и поменять режим («Mode»).

 

Исследование линеаризированных САУ.

4.1. Убедиться в наличии шума на входе САУ (генератор шума включает преподаватель).

4.2. Для 3-х типов нелинейных САУ экспериментально исследовать срыв автоколебаний при изменении уровня шума на входе системы. Для этого следует постепенно увеличивать уровень шума до некоторого порогового уровня, при котором исчезает регулярная составляющая в выходном сигнале САУ (отсутствие регулярных автоколебаний свидетельствует о выполнении условий статистической линеаризации САУ). Пороговый уровень шума измерить.

4.3. Экспериментально исследовать влияние уровня шума на качество переходных процессов нелинейных САУ 3-х типов. Для этого установить уровень шума, соответствующий линеаризации САУ (срыв автоколебаний) и посмотреть несколько переходных процессов на экране осциллографа. Зарисовать усредненный (по ансамблю реализаций) переходный процесс. Затем увеличить уровень шума, снова посмотреть несколько реализаций переходного процесса, зарисовать усредненный процесс и сопоставить результаты. Уровни шума измерить с помощью осциллографа (при оценке процесс считать нормальным, не выходящим за пределы ).

 

Оценка фильтрующих свойств линейных САУ 3-х типов.

4.1. Отключить нелинейный элемент, включить шум на входе.

4.2. Построить БПФ случайного процесса на выходе САУ (кнопка «Меню математика», кнопка «Operation/FFT», выбор окна (рекомендуется прямоугольное – Rectangular)). Результаты сохранить на флэшке или зарисовать.

4.3. Повторить действия по п. 4.2 для остальных САР (всего их 3).

Выключить все приборы.

 

7. Расчетная часть (выполняется в домашних условиях).

7.1. Построить ЛХ линейных САУ с различными цепями коррекции (значения параметров линейной части САУ указаны на лабораторном макете).

7.2. Построить годографы и нелинейных САУ с различными цепями коррекции и выполнить анализ автоколебаний. При построении годографа следует учесть, что

,

.

7.3 Для различных значений построить семейство ЛХ линеаризованных САУ с различными цепями коррекции и функцией передачи . При вычислении коэффициента использовать допущение (ошибка слежения в среднем близка к нулю), при котором громоздкое выражение для можно упростить:

.

Расчет выполнить для значений , равных .

Содержание отчета

 

1. Структурная схема макета САУ.

2. ЛХ линейных САУ 3-х типов.

3. Годографы для анализа автоколебаний в нелинейных САУ 3-х типов.

4. Семейства ЛХ линеаризованных САУ.

5. Осциллограммы переходных процессов линейных САУ 3-х типов (п.2).

6. Результаты экспериментального анализа автоколебаний в нелинейных САУ 3-х типов (п.3).

7. Значения пороговых уровней шума, при которых выполняются условия статистической линеаризации нелинейных САУ 3-х типов (п.4).

8. Усредненные переходные процессы линеаризованных САУ для 2-х значений .

9. СПМ случайного процесса на выходе САУ (п.5).

 

6.4. Контрольные вопросы

 

1. Как влияют цепи коррекции на переходные процессы линейных САУ?

2. Как определяются амплитуда и частота автоколебаний в нелинейных САУ?

3. Влияет ли уровень шума на качество переходных процессов в линейных САУ?

4. Влияет ли уровень шума на качество переходных процессов в нелинейных САУ?

5. Объяснить эффект срыва автоколебаний в нелинейной САУ при действии шума.

6. Как изменяется коэффициент при увеличении уровня шума и какие показатели качества линеаризованной САУ при этом меняются?

 

 

7. Исследование нелинейных элементов методом статистической линеаризации (лабораторная работа 7)

 

Цель работы:

1) экспериментальная оценка статистических характеристик безынерционных нелинейных элементов, используемых в методе статистической линеаризации нелинейных САУ.

2) знакомство с видом ПРВ на выходе нелинейных элементов.