Sprawozdanie nr 3 z automatyki.
Ćwiek Stanisław
Choma Krzysztof
Bełz Łukasz
Banaś Maciej
Charakterystyki częstotliwościowe zawierają pełną informację o dynamice układów regulacji, dlatego też zajmują bardzo ważne miejsce zarówno w teorii jak i praktyce sterowania automatycznego. Są one określane na zasadzie dla układów liniowych, choć mogą być również z powodzeniem stosowane dla pewnych klas układów zlinearyzowanych .
Zasada wyznaczania charakterystyk częstotliwościowych oparta jest na następującym rozumowaniu :
Na wejście badanego obiektu, układu lub elementu podawane jest wymuszanie harmoniczne o postaci
X(t) = x0sin(wt)
Jeżeli badany obiekt jest liniowy i nie działają na niego żadne dodatkowe wymuszenia i zakłócenia, wówczas na wyjściu obiektu w stanie ustalonym pojawia się sygnał wyjściowy y(t) opisany zależnością
Y(t) = y0sin(wt+ f)
Układ pomiarowy I składa się z rejestratora przebiegów czasowych i generatora sygnału harmonicznego oraz obiektu badań . Za pomocą rejestratora zapisuje się przebiegi x(t) i y(t) , z których określa się wzmocnienie
k=y0(w)/x0(w)
oraz kąt przesunięcia fazowego f(w) .
Układ pomiarowy II jest oparty na takiej samej zasadzie wyznaczania charakterystyki częstotliwościowej jak układ I . Różni się natomiast przyrządem pomiarowym , za pomocą którego odczytuje się wartości punktów charakterystyki częstotliwościowej k(wi) i f (wi) . Na ekranie dwustrumieniowego oscyloskopu z długim czasem poświaty i podstawą czasu zsynchronizowaną z pulsacją wi otrzymuje się dwa przebiegi .
Układ pomiarowy III-przyrządem pomiarowym jest tu oscyloskop jednostrumieniowy z długim czasem poświaty , na którego płytki poziome jest doprowadzony sygnał x(t) a na pionowe y(t) . W ten sposób na ekranie oscyloskopu powstają figury Lissajous . Wprost na papierze rejestratora otrzymuje się wykresy figur Lissjous a następnie z tych wykresów oblicza się k(w) i f (w) dla każdej częstotliwości .
Układ pomiarowy IV jest przyrządem specjalizowanym przeznaczonym wyłącznie dla potrzeb automatyki . Składa się on z dwóch części ; generatora przebiegów harmonicznych z bardzo dokładnie nastawioną częstotliwością w zwykle do 3-4 znaków , oraz mierników wzmocnienia k(w) i f (w) .
Wykonanie ćwiczenia :
W ramach praktycznej realizacji ćwiczenia należy wykonać pomiary charakterystyki amplitudowo-fazowej zadanego czwórnika elektrycznego. Pomiary wykonywane będą wg metody IV. Rolę specjalizowanego przyrządu spełnia analizator transmitancji typ 272A firmy UNIPAN .Przyrząd ten zawiera w jednej obudowie 3 oddzielne układy funkcjonalne: generator fali sinusoidalnej trójkątnej lub kwadratowej oraz dwa miliwoltomierze fazoczułe , z których mierzy składową rzeczywistą a drugi składową urojoną badanego sygnału .
Pomiary rozpoczynamy od najmniejszej częstotliwości dla której jest jeszcze możliwy pomiar.Przy zbyt małej częstotliwości wskazówki wskaźników zaczynają oscylować wokół średniej wartości . Dla czwórników badanych w laboratorium wmin wynosi ok. 3Hz. Dla ustawionej częstotliwości wi odczytujemy wartość P(wi) Q(wi) , wartości te zapisujemy w tabeli . Ponadto opuszczając pisak rejestratora nanosimy punkt charakterystyki odp. Częstotliwości wi.Następnie zwiększamy w do wartości przy której pisak rejestratora przemieści się od poprzedniego punktu o ok. 20-25 mm. Dokonujemy odczytu wartości P(w) i Q(w) i zapisujemy w tabeli . Powtarzając wymienione wyżej czynności odczytujemy ok. 20 punktów charakterystyki amplitudowo- fazowej badanego obiektu .
Tabela wyników.
Lp.
f [Hz]
ω
[rad/s]
P (ω)
[mV]
Q (ω)
L (ω)
φ (ω)
[°]
log ω
[dB]
1
3
18,84
0,69
-0,179
71,28
-14,54
37,05
2
5
31,4
0,628
-0,273
68,47
-23,49
36,71
8
50,24
0,513
-0,358
62,55
-34,90
35,92
4
10
62,8
0,438
-0,387
58,44
-41,46
35,33
12
75,36
0,367
-0,490
61,22
-53,16
35,73
6
15
94,2
0,277
-0,396
48,32
-55,02
33,68
7
18
113,04
0,209
rflq