Аналіз динамічних та частотних властивостей електронного пристрою

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Конотопський інститут Сумського державного університету

Практична робота

З дисципліни «Методи обчислень»

на тему: Аналіз динамічних та частотних властивостей електронного пристрою

Для схеми, що вказана в варіанті роботи зробити аналіз динамічних та частотних властивостей електронного пристрою.

Схема 1

Таблиця 1

1. Для блоку завдання, що представлено на рисунку, побудувати часові діаграми, напругU2, U4, U7, U8.

Таблиця 2

Аналіз динамічних та частотних властивостей електронної схеми

1. При виконанні динамічного аналізу доцільно використати чисельні методи рішень диференційних рівнянь за допомогою мов програмування і їх графічні можливості. При частотному аналізі зручно використовувати пакет MathCAD.

2. Аналіз динамічних властивостей електронної системи за допомогою чисельної моделі.

Для аналізу зручно визначити принципову схему у вигляді структурної схеми.

Схема, що аналізується, представляє собою послідовно з'єднані 3 типові ланки: пасивна другого порядку і дві аперіодичних ланки першого порядку, одна пасивна, друга активна (К>1). Структурна схема системи з'єднаних ланок має вигляд:

Схема 2

Для побудови чисельної моделі перехідного процесу в системі необхідно:

- Визначити передаточні функції окремих ланок і системи в цілому.

- На підставі загальної структурної схеми визначається структурна схема змінних станів і представляється у вигляді цифрової моделі, з заміною операторів інтегрування пропорційними ланками з коефіцієнтами передачі Т рівними кроку квантування.

- Представити блок-схему алгоритму обчислень.

- Записати алгоритм обчислень у вигляді послідовності операторів майбутньої програми.

- Розробити програму чисельного моделювання.

- Завантажити операційну систему і програму інтерпретатор QBASIC чи ін.

- Використовуючи алгоритми розрахунків скласти BASIC-програму скористатися готовою і ввести її.

По диференційним рівнянням, що описують динаміку окремих ланок і користуючись правилами складання і перетворення структурних схем складаємо передаточні функції ланок системи.

Передаточна функція всієї системи

Структурна схема змінних станів для наданих умов має вигляд:

Схема 3

де Т - крок квантування; С0=1/Т1; С1=1/(Т1Т2); D0=0; D1=k1/(T1T2); C2=1/T3; D2=k2/T3; C3=1/T4; D3=k3/T4.

Визначимо значення сигналів чисельної моделі:

На підставі одержаних передаточних функцій і структурної схеми простору станів складемо програму. Текст комп'ютерної програми динамічного моделювання:

CLS:SCREEN 2

LINE (10, 180)-(600, 180)

LINE (20, 10)-(20, 195)

R1 = 2: R2 = 2 * 10 ^ 3: R3 = 100 * 10 ^ 3: L1 = 5 * 10 ^ (-6):

C1 = 2 * 10 ^ (-6): C2 =.01 * 10 ^ (-6): C3 =.05 * 10 ^ (-6)

T =.01 * 10 ^ (-7): T1 = L1 / R1: T2 = R1 * C1: T3 = R2 * C2: T4 = R3 * C3

A1 = 1 / T1: A2 = 1 / (T1 * T2): K = 1 / (T1 * T2): U = 10

TP =.75 * 10 ^ (-4)

LOCATE 22, 70: PRINT TP: LOCATE 24, 73: PRINT "t,s"

LOCATE 2, 4: PRINT "U1, U2, Uout"

N = TP / T

FOR I = 1 TO N

E1 = U - X1 / T1 - X2 / (T1 * T2)

X1 = X11 +.5 * (E1 + E11) * T

X2 = X21 +.5 * (X1 + X11) * T

Y1 = X2 / (T1 * T2)

E2 = Y1 - X5 / T3

X5 = X7 + (E2 + E21) * T *.5

Y2 = X5 / T3

E3 = Y2 - X8 / T4

X8 = X10 + (E3 + E31) * T *.5

Y = 2 * X8 / T4

X11 = X1: X21 = X2: E11 = E1: E21 = E2: E31 = E3

X7 = X5: X10 = X8

REM PRINT Y1, Y2, Y, U

PSET (20 + I * 590 / N, 172 - Y1 * 10)

PSET (20 + I * 590 / N, 172 - Y2 * 10)

PSET (20 + I * 590 / N, 172 - Y * 200)

REM PSET (20 + I * 590 / N, 172 - U * 10)

NEXT I

Умовні позначки, що прийняті в програмі:

Т - крок квантування; ТР - час вирішення (вибирається виходячи з заданої точності або стійкості моделі при відладці програми); U0 -задана віхідна напруга; Сі,Rj- параметри елементів моделюючого пристрою.

Результат моделювання в графічному вигляді:

Рисунок 1

Блок завдання представляє собою надійну електронну систему з виконанням логічних функцій. Визначаємо коефіцієнти блоків і складаємо програму чисельного моделювання блоку завдання. Текст програми моделювання властивостей нелінійної системи:

CLS:SCREEN 2

LINE (20, 20)-(20, 200)

LINE (16, 180)-(570, 180)

C1 = 2 * 10 ^ -6: R1 = 1 * 10 ^ 6: C2 =.5 * 10 ^ -6:

R2 = 1 * 10 ^ 6: U0 = 10: K1 = C1 * R1: K2 = 4: K3 = 5: K4 = C2 * R2

T =.001: T1 = 2

N = T1 / T: FOR I = 1 TO N

IF U0 - U2 >= 0 THEN U1 = 10 ELSE U1 = 0

IF U1 - U4 >=.2 THEN U3 = 10: GOTO 1

IF U1 - U4 <= -.2 THEN U3 = -5: GOTO 1

U3 = 0

1 U4 = U4 + U3 * K4 * T: U2 = U2 + K1 * U1 * T

IF U4 >=.3 THEN U5 = 5 ELSE U5 = 0

IF U4 >= 9 THEN U6 = 5 ELSE U6 = 0

IF U1 * U6 > 0 THEN U8 = 10 ELSE U8 = 0

IF U1 + U5 > 0 THEN U7 = 5 ELSE U7 = 0

U8 = U8 * K3: U7 = U7 * K2

REM PRINT U2; U4; U7; U8

PSET (20 + I * T * 550 / T1, 180 - U2 * 7.5)

PSET (20 + I * T * 550 / T1, 180 - U4 * 7.5)

PSET (20 + I * T * 550 / T1, 180 - U7 * 7.5)

PSET (20 + I * T * 550 / T1, 180 - U8 * 1)

NEXT I

LOCATE 8, 45: PRINT "U2 U4 U7 U8 10 20 50 ":

LOCATE 24, 70: PRINT T1: LOCATE 4, 40: PRINT "K1="; K1; "K4="; K4

REM LOCATE 23, 5: PRINT "U4="; U4; "U7="; U7; "U8="; U8

Умовні позначки:

Т - крок квантування; Т1- час вирішення (вибираються обидва при відладці програми); U0 -задана вхідна напруга

Результат чисельного моделювання системи в графічному вигляді має вигляд:

Рисуно 2. Часові діаграми сигналів блоку завдання.

програмування електронний чисельний алгоритм

Використана література

1. Ажогин В.В., Згуронский М.З. Моделирование на цифровых, аналоговых и гибридных ЭВМ - К.: Вища школа., 1982, - 280с.

2. Краскевич В.Е., Зеленский К.Х., Гречко И.В. Численные методы инженерных исследований - К.: Вищашкола., 1986, - 263с.

3. Араманович И.Г. и др. Функции комплексного переменного. Операционное исчисление. Теория устойчивости. (Дополнительные главы высшей математики). - М.: Наука, 1968.

4. М.Г. Попович, О.В. Ковальчук. Теорія автоматичного керування. К.: 2001.

Размещено на Allbest.ru