Описание лабораторного стенда

Общий вид лабораторного стенда изображен на рис.5. Фрагмент мнемонической схемы для данной работы представлен на рис.6.

Рис.5. Общий вид лабораторного стенда.

Рис.6. Фрагмент мнемонической схемы.

Аналоговое управляющее устройство (рис.5) состоит из следующих основных блоков:

• задающего устройства;

• устройства сравнения;

• пропорционального блока;

• источника случайного сигнала;

• выходного сумматора.

Задающее устройство позволяет формировать следующий сигнал задающего воздействия:

.

Модель объекта управления (рис.6) реализует следующая передаточная функция:

,

где - постоянный коэффициент передачи объекта управления;

- коэффициент передачи потенциометра модели ;

- постоянные времени.

Постоянными времени могут присваиваться неизвестные значения. Эти значения задаются индивидуально для каждого экземпляра моделирующего блока с помощью дополнительных постоянных конденсаторов. При неизвестных значениях постоянных времени возможно экспериментальное определение параметров объекта управления.

Порядок выполнения работы

1. Рассчитать и построить график зависимости дисперсии ошибки D_e от постоянной времени интегрирующего элемента модели объекта управления T₀₂. Определить оптимальное значение T_{02 опт}, при котором достигается минимум дисперсии D_e и само значение дисперсии D_{e min}.

2. Собрать схему моделирования (рис.4). Задать следующие значения параметров моделируемой системы:

k_п∑ = 1; c_п = 1,1; k_0∑ = 10; c₀ = 1; T₀₁ = 0; c_N = 0,15; a= 7 В (значение амплитуды a измеряется в точке g с помощью осциллографа)·

3. Снять экспериментально зависимость дисперсии ошибки D_e от постоянной времени Т₀₂, задавая значения от Т₀₂ = 0,01 с до Т₀₂ = 1 с.

4. Экспериментально пронаблюдать и объяснить изменение характера сигнала ошибки e(t) и параметра D_e при изменении постоянной времени Т₀₂ в случае нулевого сигнала задающего воздействия (g = 0). Аналогичный эксперимент провести при нулевом значении сигнала помехи (N = 0).

Методические указания

1. При задании суммарных коэффициентов передачи

k_п∑ = k_п c_п; k_0∑ = k₀ c₀

следует учитывать, что постоянные коэффициенты имеют значения

k_п = 1; k₀ = 10.

2. При подготовке схемы моделирования отключить ненужные блоки, установив потенциометр С_g в положение нулевого коэффициента передачи. Тумблеры в цепях обратной связи модели объекта управления, выходного сигнала управляющего устройства и блока задания начальных условий поставить в нижнее положение.

3. Величину амплитуды задающего воздействия измеряют в точке g осциллографом.

4. Отсчет дисперсии производить не менее чем через 30 с после подачи команды "Пуск". Отсчет времени можно осуществить по секундомеру.

Содержание отчета

1. Структурную схему исследуемой системы.

2. Теоретический расчет и график зависимости D_e(T₀₂).

3. Таблицу экспериментальных данных и экспериментальный график D_e(T₀₂);

4. Выводы по результатам работы.

Контрольные вопросы

1. Основные характеристики случайной функции: математическое ожидание, корреляционная функция, спектральная плотность.

2. Преобразование стационарной случайной функции линейной системой.

3. Вычисление дисперсии ошибки.

4. Экспериментальное вычисление дисперсии.

5. Причина влияния параметров системы на величину дисперсии ошибки.