1

Nr grupy:

Imię i nazwisko studenta:

Nr indeksu

Data

wykonania

ćwiczenia

Temat ćwiczenia:
Badanie impulsowych

układów automatycznej regulacji

Ocena za wykonanie
ćwiczenia

Prowadzący ćwiczenie

Podpis prowadzącego:

Celem ćwiczenia jest pomiar i analiza charakterystyk czasowych i częstotliwościowych impulsowych układów
regulacji automatycznej, porównanie z charakterystykami układów ciągłych oraz ocena stabilności.

V1

V2

F

G

OK

C

>

s

U

we

U

wy

Impulsowy UAR

U

wy

Schemat funkcjonalny stanowiska pomiarowego.

W ramach ćwiczenia należy wykonać:

1. Obserwacja wpływu czasu impulsowania na przebiegi w impulsowych UAR.

a) Wybrać opcję Wykresy, Przebiegi Czasowe.
b) Sygnał z generatora podać na kanał0 karty, wyjście impulsatora schodkowego zewrzeć z wejściem kanału1.
c) Ustawić na generatorze sygnał sinusoidalny o częstotliwości około 100Hz.
d) Zmieniając częstotliwość w zakresie 100



1100Hz zaobserwować przebiegi na wyjściu impulsowego UAR.

Zarejestrować przykładowe przebiegi.

e) Ustawić wartość czasu impulsowania T

i

na około 1ms.

f) Zmieniając częstotliwość w zakresie 100



1100Hz zaobserwować przebiegi na wyjściu impulsowego UAR.

Zarejestrować przykładowe przebiegi.

g) Zanotować wnioski i uwagi.

2. Obserwacja wpływu czasu impulsowania na charakterystyki amplitudowo-fazowe impulsowych UAR.

a) Połączyć układ badany złożony z 2 układów inercyjnych I rzędu.
b) Sygnał z generatora podać równolegle na wejście kanału 0 karty oraz wejście układu badanego.
c) Sygnał z wyjścia układu badanego podać na wejście kanału 1 karty.
d) Wykorzystując program pomiarowy Impuls pomierzyć i zarejestrować charakterystykę amplitudowo –

fazową układu ciągłego inercyjnego rzędu II.

e) Wybrać opcję Wykresy, Przebiegi Czasowe, ustawić na generatorze sygnał sinusoidalny o częstotliwości

około 60Hz, dobrać optymalną amplitudę.

f) Wybrać opcję Wykresy, Charakterystyki Ampl.-fazowe.
g) Ustawić charakterystykę aktywną na „żółtą”.

2

h) Powoli zwiększając częstotliwość pomierzyć charakterystykę amplitudowo fazową, pomiary zakończyć po

osiągnięciu częstotliwości 1500Hz.

i) Na wejście układu ciągłego podać sygnał z wyjścia impulsatora schodkowego.
j) Wybrać opcję Wykresy, Przebiegi Czasowe. sprawdzić, czy ks=1, ustawić na generatorze sygnał

sinusoidalny o częstotliwości około 60Hz, dobrać optymalną amplitudę, ustawić wartości czasów
impulsowania T

i

zadane przez prowadzącego.

k) Wybrać opcję Wykresy, Charakterystyki Ampl.-fazowe.
l) Zmienić charakterystykę aktywną na „fioletową”.
m) Powoli zwiększając częstotliwość pomierzyć charakterystykę amplitudowo fazową, pomiary zakończyć po

przecięciu charakterystyki z ujemną osią rzeczywistą i osiągnięciu 1500Hz.

n) Zmienić charakterystykę aktywną na „czerwoną” i powtórzyć pomiar charakterystyki.
o) Odczytać z charakterystyki wzmocnienia układu K i przesunięcia fazowe



dla 3 charakterystyk i

zanotować w tabeli 1.

p) Zarejestrować charakterystyki.

Tabela 2.

f[Hz]

ciągły

K

1

[V/V]



1

[

o

]

T

1

=

K

1

[V/V]



1

[

o

]

T

2

=

K

1

[V/V]



1

[

o

]

3. Ocena stabilności impulsowych UAR.

a) Na podstawie pomierzonych charakterystyk układów otwartych ocenić stabilność układów zamkniętych

impulsowych UAR.

b) Zamknąć pętlę sprzężenia zwrotnego.
c) Ustawić na generatorze falę prostokątną o częstotliwości ok 30Hz.
d) Zaobserwować i zarejestrować odpowiedzi skokowe dla badanych czasów impulsowania.

4. Pomiar wartości granicznej współczynnika wzmocnienia k

g

i określenie obszarów stabilności

impulsowych UAR

a) Ustalić przybliżoną wartość wzmocnienia statycznego dla układu ciągłego.
b) Ustawić wartość czasu impulsowania T

i

na minimum.

c) Dobrać wzmocnienie cyfrowe k

s

tak, by impulsowy UAR znajdował się na granicy stabilności.

d) Zanotować w tabeli 2 czasu impulsowania T

i

oraz k

s

.

e) Zwiększając T

i

powtarzać pomiary dla wszystkich możliwych T

i

do około 0,5 ms.

Tabela 2.

T

i

ks

kg

3

5. Wykonanie sprawozdania.

Sprawozdanie z przeprowadzonych pomiarów należy wykonać i dostarczyć prowadzącemu ćwiczenie

laboratoryjne w terminie przewidzianym regulaminem pracowni. Sprawozdanie powinno zawierać:
a) Tabelę nagłówkową.
b) Schemat blokowy stanowiska pomiarowego.
c) Opis przeprowadzonych pomiarów wraz z zarejestrowanymi charakterystykami.
d) Tabelę z obliczeniami potrzebnymi do wykreślenia charakterystyk amplitudowo - fazowych układu ciągłego

oraz 2 układów impulsowych. Dla układów impulsowych wykonać obliczenia na podstawie przesunięcia
fazowego pomierzonego oraz obliczonego teoretycznie.

e) Utworzyć wykres zobrazowujący przebieg charakterystyk amplitudowo – fazowych układu ciągłego oraz 2

układów impulsowych. W przypadku układów impulsowych wykreślić charakterystyki dla pomierzonego i
obliczonego przesunięcia fazowego. Łącznie na jednym wykresie należy wykreślić 5 charakterystyk.

f) Tabelę z obliczeniami potrzebnymi do wykreślenia charakterystyki wzmocnienia granicznego statycznego

w funkcji czasu impulsowania k

g

=f(T

i

).

g) Wykres wzmocnienia granicznego statycznego w funkcji czasu impulsowania k

g

=f(T

i

) z zaznaczeniem

obszarów stabilności i niestabilności układu.

h) Analizę wyników i wnioski.

6. Przykładowe pytania kontrolne.
a) Obliczyć przesunięcie fazowe wprowadzane przez impulsowy UAR, jeżeli część ciągła wprowadza

przesunięcie fazowe



c

, T

i

=?, a częstotliwość sygnału wejściowego wynosi f

we

=?.

b) Narysuj teoretyczne charakterystyki amplitudowo - fazowe impulsowego układu inercyjnego rzędu I dla 2

czasów impulsowania Ti

1

>Ti

2

. Na wykresie zaznaczyć pogrubioną linią tą część charakterystyki, którą

można zmierzyć laboratoryjnie. Wyjaśnij, dlaczego nie jest możliwy laboratoryjny pomiar całej
charakterystyki.

c) Podaj pełną definicję wzmocnienia granicznego, statycznego.
d) W jakim zakresie częstotliwości można zmierzyć laboratoryjnie charakterystyki układów impulsowych.

Uzasadnij dlaczego.

e) Narysuj teoretyczne charakterystyki amplitudowo - fazowe impulsowego układu całkującego dla 2 czasów

impulsowania Ti

1

>Ti

2

.

f) Dany jest impulsowy UAR o Ti=0,4



s. Dla jakich częstotliwości sygnału wejściowego będzie spełniony

warunek odtwarzania sygnału wynikający z twierdzenia o próbkowaniu Shannona-Kotielnikowa.

g) Narysować charakterystykę wzmocnienia granicznego statycznego w funkcji czasu impulsowania K

g

=f(T

i

)

dla układu inercyjnego rzędu II. Zaznaczyć wartości do których dąży charakterystyka przy Ti



0 oraz

Ti



.

h) Narysować odpowiedź impulsatora schodkowego na zadany przebieg wejściowy dla zadanego okresu

impulsowania.