ca-kowy Fourier, Energetyka I stopień PŚk, sem1 Elektrotechnika, Laboratorium elektrotechnika, teoria obwodow laborki2 - paczka sprawozdan, 10


POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

LABORATORIUM TEORII OBWODÓW

Ć W I C Z E N I E 12

PRZEKSZTAŁCENIE CAŁKOWE FOURIERA

WYKONAŁ: Grzegorz Franikowski

Marek Szczerek

Grupa 7

Termin ćwiczeń: czwartek 8.30 - 10.45

97.10.16

PROWADZĄCY: dr J. Matacz

Celem ćwiczenia jest:

Wstęp teoretyczny.

Funkcja transmitacyjna H(s) określa wszystkie własności transmitancje układu przy dowolnym pobudzeniu i zerowych warunkach początkowych.

Ch-kę częstotliwościową układu ściśle stabilnego może być zapisana w postaci:

H(jω) = A(ω) ej θ(ω) = V(ω) + jX(ω).

W szczególności możliwe jest wyznaczenie ch-ki jednostkowej kH(t) na podstawie rzeczywistej ch-ki widmowej V(ω).

Wykorzystana w ćwiczeniu metoda wyznaczania odpowiedzi jednostkowej układu na podstawie aproksymacji rzeczywistej ch-ki widmowej opracowana została przez Sołodownikowa. Istota wspomnianej metody polega na graficznej aproksymacji ch-ki V(ω). Jeżeli V(ω) rozłoży się na trapezy otrzyma się:

, gdzie

Aproksymację należy przeprowadzić w taki sposób, aby pola pod krzywą rzeczywistą i wynikającą z aproksymacji były w przybliżeniu równe przy identycznych wartościach maksymalnych funkcji aproksymowanej i aproksymującej.

Z własności przekształcenia Fouriera wynika, że:

Oznacza to, że zmianie skali na osi czasu odpowiada odwrotna zmiana skali częstotliwości. Im mniejsza częstotliwość graniczna filtru, tym dłuższy czas narastania odpowiedzi impulsowej.

1. Pomiar rzeczywistej charakterystyki widmowej filtru wg schematu:

Przełączniki ustawione były w następujące położenia: 1A 2A 3A 4A.

Wyniki zostały przedstawione na rys.1

2. Na podstawie ch-ki widmowej dokonaliśmy aproksymacji przebiegu przy pomocy trapezów. Charakterystyczne wielkości roi, ωoi, ωdi przedstawia poniższa tabelka:

roi

fdi [kHz]

foi [kHz]

Hi= fdi/foi

1,58

0,70

1,81

0,386

-1,49

2,21

4,45

0,496

0,76

4,69

5,03

0,932

-0,14

5,45

6,27

0,869

3. Na podstawie powyższych wartości program komputerowy wyznaczył ch-kę jednostkową filtru kH(t), która jest przedstawiona na wydruku komputerowym jako rys.3.

4. Tę samą ch-kę jednostkową odczytaliśmy z ekranu oscyloskopu - rys.2.

5. Zmieniając szerokość pasma filtru, obserwowaliśmy na ekranie oscyloskopu kształty charakterystyk jednostkowych.

a) pierwsza zmiana szerokości pasma, po zmianie położenia przełączników wg układu (rys.4): 1B 2B 3B 4B

b) druga zmiana szerokości pasma, po zmianie położenia przełączników wg układu (rys.5): 1C 2C 3C 4C

Dla tych dwóch przebiegów wyznaczyłem czasy narastania - tj. czas, w którym odpowiedź jednostkowa wzrasta z wartości 10% do 90% wartości maksymalnej.

Wynoszą one odpowiednio:

- dla przebiegu z rys.4 czas narastania tn = 0,09 [ms],

- dla przebiegu z rys.5 czas narastania tn = 0,16 [ms];

Na podstawie otrzymanych czasów narastania obliczyłem częstotliwość graniczną wg wzoru: , gdzie

f - częstotliwość przy, której dokonaliśmy pomiar, f = 80 [Hz]

Tak więc częstotliwości graniczne wynoszą odpowiednio:

- dla tn = 0,09 [ms], fgr = 888,88 [Hz];

- dla tn = 0,16 [ms], fgr = 500 [Hz];

6. Zwiększając częstotliwość powtarzania impulsów obserwowaliśmy zmiany odpowiedzi filtru na pobudzenie falą prostokątną.

Gdy zwiększaliśmy częstotliwość generowanych impulsów prostokątnych zaobserwowaliśmy na ekranie oscyloskopu skracanie się impulsów. Miało to miejsce do częstotliwości f = 600 [Hz]. Przebieg ten przedstawia rys.6.

Następnie zanikały kolejne harmoniczne do częstotliwości f = 1,1 [kHz]. Przebieg ten przedstawia rys.7.

Przy częstotliwości f = 1,5 [kHz] zaobserwowaliśmy zwiększenie się amplitudy sygnału. Przebieg ten przedstawia rys.8.

Dla częstotliwości f = 1,9 [kHz] przebieg na wyjściu filtru był już praktycznie sinusoidą. Przebieg ten przedstawia rys.9.

Wnioski.

Grzegorz Franikowski

PROBLEMY DO OPRACOWANIA

Realizowalność układu - kryterium Paleya-Wienera.

Twierdzenie Paleya-Wienera mówi, iż układ jest realizowalny wtedy, gdy

Przykład zastosowania:

Sprawdźmy, czy istnieje układ o A(ω)=e-a|ω|.

Oznacza to, iż układ o takiej charakterystyce A(ω) nie istnieje.



Wyszukiwarka