Развитие профессиональных умений студентов в условиях эксперимента

Приложение 8

Содержание лабораторной работы по теме “Типовые динамические звенья”

Цели работы:

1) Изучение программного продукта “Система автоматизированного моделирования и параметрической оптимизации (СИАМ)”;

2) Изучение путем моделирования в системе СИАМ всего комплекса свойств типовых динамических звеньев.

Содержание работы.

1. Пользуясь справочной системой СИАМ (клавиша F1), изучить режимы работы программы.

2. Изучить и запомнить передаточные функции и дифференциальные уравнения типовых динамических звеньев. Изучить (восстановить в памяти) классический способ решения линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами при постоянной и гармонической правой части - входном воздействии. Изучить (восстановить в памяти) операторный способ решения линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами; использовать при решении математическое описание звена в виде передаточной функции.

3. Получить у преподавателя индивидуальный набор параметров типовых динамических звеньев.

4. Для звена, указанного преподавателем, найти путем решения дифференциального уравнения реакцию на единичную ступенчатую функцию (т.е. найти переходную функцию звена) и на гармонический сигнал с частотой соответствующей постоянной времени (одной из постоянных времени) звена. Построить графики полученных функций.

5. С помощью СИАМ провести моделирование динамики всех типовых звеньев при заданных параметрах.

5.1. Подать на вход звена: а) единичный ступенчатый сигнал; б) синусоидальный сигнал на частоте, соответствующей постоянной (одной из постоянных) времени. Наблюдать реакцию звена. Зафиксировать результаты для дальнейшего построения графиков. Построить соответствующие графики и сравнить их с полученными аналитическим решением (п. 4).

5.2. Снять переходную функцию одного из типовых звеньев (указанных преподавателем) при различных значениях параметров (три - четыре варианта). Зафиксировать результаты для построения соответствующих графиков.

5.3. Изучить точность различных методов интегрирования. Для этого провести моделирование динамики звена исследованного в п. 4 при одинаковых условиях методами Эйлера и Фельберга. Результаты зафиксировать в таблице. Сравнить с аналитическим решением (п. 4). Построить графики зависимости “величина ошибки - время”.

6. С помощью СИАМ изучить частотные свойства типовых звеньев.

6.1. Построить асимптотические ЛАЧХ типовых звеньев.

6.2. Построить ЛАФЧХ звеньев средствами СИАМ.

6.3. Моделировать экспериментальное снятие амплитудно-частотных характеристик одного из типовых звеньев (указанного преподавателем) для чего:

а) подать на вход звена гармонический сигнал, получить гармоническую реакцию;

б) зафиксировать амплитуду реакции;

в) изменить частоту входного сигнала и повторить пункты а) и б);

г) провести 15 .20 описанных опытов;

д) по результатам численного эксперимента построить ЛАЧХ исследуемого звена.

Примечание к п. 6. Графики по результатам исследований в п.п. 6.1 - 6.3 совместить на одном рисунке для каждого звена (для возможности их сравнения).

Содержание отчета.

Отчет оформляется в соответствии с требованиями ЕСКД и РД ДВГТУ к текстовым документам. Отчет выполняется в машинописном виде. Расчеты и построение графиков выполняются с использованием табличных процессоров типа “Microsoft Excel”.