Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...
Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу...
Топ:
Генеалогическое древо Султанов Османской империи: Османские правители, вначале, будучи еще бейлербеями Анатолии, женились на дочерях византийских императоров...
Установка замедленного коксования: Чем выше температура и ниже давление, тем место разрыва углеродной цепи всё больше смещается к её концу и значительно возрастает...
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов...
Интересное:
Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего...
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории...
Дисциплины:
2024-02-15 | 21 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Цель работы: Изучить принципы построения частотных характеристик передаточных функций в программе MATLAB .
Задание:
а) по заданному преподавателем варианту (см. таблицу 1) построить график АЧХ передаточной функции.
в). построить график ФЧХ передаточной функции.
с). построить графики АФЧХ передаточной функции.
Таблица 1.
№ п/п | Функция |
1 | W=1/(5s3+25s2+12s+2) |
2 | W=1/(12s3+30s2+12s+1) |
3 | W=2/(10s3+20s2+10s+1) |
4 | W=3/(5s3+30s2+7s+1) |
5 | W=1/(7s3+20s2+2s+1) |
6 | W=4/(12s3+10s2+12s+2) |
7 | W=2/(5s3+20s2+7s+1) |
8 | W=3/(12s3+20s2+5s+3) |
9 | W=2/(10s3+30s2+10s+1) |
10 | W=1/(20s3+20s2+12s+1) |
11 | W=2/(15s3+30s2+10s+1) |
12 | W=1/(30s3+20s2+12s+2) |
13 | W=1/(15s3+10s2+25s+1) |
14 | W=1/(5s3+25s2+10s+2) |
15 | W=2/(30s3+10s2+25s+2) |
16 | W=2/(5s3+10s2+7s+1) |
17 | W=3/(12s3+15s2+15s+3) |
18 | W=2/(10s3+30s2+10s+1) |
19 | W=1/(20s3+20s2+20s+1) |
20 | W=2/(15s3+30s2+10s+1) |
21 | W=1/(30s3+20s2+30s+2) |
22 | W=1/(15s3+5s2+10s+1) |
Основные положения
Частотные характеристики моделей, которые описаны соответствующими передаточными функциями, изучают, подавая на вход гармонический сигнал и измеряя величину амплитуды и сдвига фаз на выходе. Возьмём нижеследующую передаточную функцию второго порядка и в программе Simulink подадим на вход гармонический сигнал, изменяющийся по частоте (Рис.1).
Результаты моделирования показаны на рисунке 2. На входе амплитуда сигнала остаётся постоянной, а на выходе наблюдается её уменьшение, в зависимости от частоты . Кроме того, при увеличении частоты гармонического сигнала, сдвиг фаз между входным и выходным сигналами увеличивается α(ω). Эти качественные характеристики хорошо видны на рисунке 2, но хотелось бы оценить их количественно. Математики нашли возможность оценить графически обе характеристики одновременно на комплексной плоскости. Впервые прямоугольную систему координат ввел француз Рене Декарт в своей работе «Рассуждение о методе» в 1637 году.
|
Как же передаточную функцию представить на комплексной плоскости. Рассмотрим передаточную функцию 1-го порядка:
Подставим вместо s.
W(jw)=1/(5jw+1)
Умножим числитель и знаменатель на комплексно сопряжённое число
W(jw)=1/(5jw+1)=(5jw-1)/(5jw+1)(5jw-1)=(5jw-1)/(-25w2-1)
Поменяем знак в числителе и знаменателе.
W(jw)=1/(25jw+1)-5jw/(25jw+1)
В результате получили действительное и мнимое число.
Re(jw)= 1/(25w2+1)
Im(jw)= -5jw/(25w2+1)
На рисунке 3 показана комплексная плоскость и полученные действительное re и мнимое число im для какой то определенной частоты w.
Для этой частоты можно рассчитать амплитуду сигнала a=sqrt(re.^2+im.^2) и сдвиг фаз α = atan(im./re);
В программе Matlab можно задать изменение частоты, рассчитать амплитуду и сдвиг фаз и построить график на комплексной плоскости.
w=0.001:.01:9;
re= 1./(25.*w.^2+1);
im= -5.*w./(25.*w.^2+1);
a=sqrt(re.^2+im.^2);
fi=atan(im./re);
fig=360*fi/6.28
plot(re,im),grid on
На рисунке 4 показан результат работы этой программы.
Конечно, можно напечатать график зависимости амплитуды от частоты a(w) (plot(w,a),grid on) и сдвига фаз от частоты fig(w) (plot(w,fig),grid on), который в программе из радиан преобразован в градусы. Как видно из графика на рисунке 4, амплитуда с ростом частоты убывает и стремится к нулю при увеличении частоты до ∞ для передаточной функции первого порядка, а угол сдвига фаз изменяется от нуля до 90о.
В программе Matlab есть для частотных исследований очень удобная функция F= freqs(num,den,w), где:
num – числитель передаточной функции,
den – знаменатель передаточной функции,
w – частота.
Здесь не нужно заменять оператор Лапласа на jw, а затем умножать числитель и знаменатель на комплексно сопряжённое число, что достаточно сложно уже для передаточных функций, начиная с четвертого порядка.
Используя функцию freqs(num,den,w), напишем программу Для расчета частотных характеристик передаточных функций.
|
w=0.0001:.001:9
den=[5 1];
num=[1];
ob=freqs(num,den,w);
v=imag(ob); % расчет мнимой части
u=real(ob); % расчет действительной части
f=atan(v./u); % расчет угла сдвига в радианах
a=sqrt(u.^2+v.^2); % расчет амплитуды
for i=1:2000 %
ug(i)=360*f(i)/6.28; % расчет угла сдвига в градусах
if f(i)>0
ug(i)=360*f(i)/6.28-180; % расчет угла сдвига в градусах >180о
end
am(i)=sqrt(u(i).^2+v(i).^2); % расчет амплитуды
end
plot(u,v),grid on % построение АФЧХ
При выполнении этой программы будет построен график, показанный на рисунке 4, то есть результат достигнут более быстрым способом. Тем более он удобен, если передаточная функция имеет более высокий порядок.
Содержание отчета:
1. График АЧХ передаточной функции..
2. График ФЧХ передаточной функции..
3. Графики АФЧХ передаточных функций, полученных путём снижения порядка до первого, начиная с заданного по варианту.
Например:
a)W1=3/(12s3+20s2+5s+3)
b) W2=3/(20s2+5s+3)
c) W3=3/(5s+3)
4. Выводы к каждому графику.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6
|
|
Типы оградительных сооружений в морском порту: По расположению оградительных сооружений в плане различают волноломы, обе оконечности...
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...
Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...
Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!