Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А.




Скачать 16,91 Kb.
НазваниеУчебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А.
страница1/6
Дата04.02.2016
Размер16,91 Kb.
ТипУчебно-методическое пособие
  1   2   3   4   5   6


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ


ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ


________________________________


МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(государственный технический университет)


А.В. БЫКОВ


ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

ПО КУРСУ

ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ

УСТРОЙСТВ


УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ




Г.Ахтубинск

2008


Б-

УДК 621.396.6.001.24 (075)

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(государственный технический университет)


Быков А.В. Лабораторные работы по курсу

«Основы автоматизированного проектирования и моделирования радиоэлектронных устройств». Учебно-методическое пособие.

МАИ, 2008 – 70 с.


Учебно-методическое пособие предназначено для студентов МАИ, обучающихся по специальности 210304 «Радиоэлектронные устройства». Курс лабораторных работ состоит из двух частей. Первая часть предназначена для освоения основ моделирования на примере простейших звеньев. Работы выполняются в среде «Турбо-Паскаль». Целью работ является освоение методов моделирования, понятие о моделировании динамических звеньев и сигналов. Вторая часть ставит целью привитие навыков работы с программами схемотехнического моделирования на примере программы EWB. При этом используются различные режимы работы программы – режим постоянного тока, режим переходных процессов, макро-моделирование и моделирование цифровых устройств.


Одобрено на заседании кафедры А-21 филиала «Взлет» МАИ , протокол № от


ББК


 Московский авиационный институт, 2008 г.

ЧАСТЬ 1


Лабораторная работа № 1


Временные методы моделирования линейных динамических звеньев


Цель работы:

Исследование свойств динамических звеньев путем моделирования с использованием временных методов

Задачи исследований:

  1. Составить математическую модель звена в соответствии с исходными данными.

  2. Составить программу моделирования в соответствии с математической моделью.

  3. Зафиксировать отклик звена на заданное входное воздействие.


Основные теоретические сведения


Временные методы основаны на использовании интеграла Дюамеля (свертки). Если ЛДЗ представлено его импульсной характеристикой, то связь между входной и выходной фазовыми переменными (рис.1.1) выглядит следующим образом:




Физический смысл свертки состоит в суммировании элементарных откликов ЛДЗ на входной сигнал, представленный набором импульсов (рис.1.2). Величина h(t- ) представляет собой обращенную импульсную характеристику, начинающуюся в момент t. Переменная интегрирования имеет размерность времени и характеризует отставание текущего момента t от элементарного сигнала, имеющего значение x(). Таким образом, для вычисления одного значения y(t) необходимо вычислить интеграл в интервале = [0, t].




Численное интегрирование от 0 до t чревато тем, что с увеличением текущего времени t возрастает время вычислений. Поскольку импульсные характеристики реальных звеньев стремятся к нулю при увеличении времени то интегрирование имеет смысл лишь в пределах существования импульсной характеристики. Поэтому реально интегрирование нужно вести в интервале = (t1 ,t2), где t1, t2 - нижний и верхний пределы интегрирования, определяемые соотношениями:

для случая а; для случая б); (1.1)

где tx - длительность импульсной характеристики


Методические рекомендации


В процессе выполнения работы должна быть составлена математическая модель исследуемого звена, разработана моделирующая программа в среде Турбо-Паскаль, получены результаты моделирования в графическом виде.

При составлении программы исследований следует разработать две процедуры-функции, описывающие входное воздействие и импульсную характеристику (sig(tau), h(tau) соответственно). Для вычисления интеграла целесообразно применить метод Эйлера первого порядка. При этом организуется два цикла – внешний по текущему времени t и внутренний по переменной интегрирования . Внутренний цикл завершается по достижении переменной интегрирования значения верхнего предела интегрирования, внешний цикл завершается при достижении модельного времени предельного времени моделирования. Время моделирования выбирается из условия наблюдения окончания переходного процесса (примерно три длительности импульса tm=3ti). Шаг интегрирования dtau должен быть по крайней мере на порядок меньше постоянной времени звена. Временной шаг dt может быть выбран равным шагу интегрирования.

Исходные данные для моделирования:

Входное воздействие: прямоугольный импульс с параметрами:

Амплитуда u0=1 В;

Длительность – определяется вариантом задания табл.1.1.

Тип звена:

  1. Апериодическое звено первого порядка с импульсной характеристикой ; (1.2)

  2. Псевдодифференцирующее звено с импульсной характеристикой . (1.3)

где z - постоянная времени звена;

(0) – дельта-импульс в начальный момент времени.

Значение постоянной времени звена выбирается в соответствии с вариантом (табл.1.1).

Машинное время в среде Тубо-Паскаль может быть определено с помощью встроенной процедуры gettime (h, m, s, s100), расположенной в модуле DOS. Параметрами процедуры являются целые числа типа word, соответствующие текущему значению часов, минут, секунд и сотых долей секунд. Для определения машинного времени следует вызвать процедуру gettime в начале и в конце выполнения программы, определить текущее время в секундах начала и конца выполнения и произвести вычитание. Текущее время определяется с точностью до сотых долей секунды по формуле:

t:= h*3600 + m*60 + s + s100/100;

Графический вывод информации организуется таким образом, чтобы отклик звена был наглядным.

Для реализации графического режима необходимо подключить библиотеку GRAPH. Для этого первым оператором программы должен быть оператор uses graph. В главный модуль для инициализации графической библиотеки должен быть включен оператор initgraph(driver, mode,’ ‘).

Здесь driver, mode – переменные целого типа, которые должны быть зафиксированы в разделе описаний. Для реализации режима максимального разрешения (SVGA) в главном модуле переменной driver рекомендуется присвоить значение detect. При этом разрешающая способность экрана будет 640480 пикселей. В кавычках указывается путь к графическому драйверу, который находится в системном каталоге в подкаталоге BGI. Центром координатной системы рекомендуется выбрать точку с координатами (10, 240).


Порядок выполнения работы:


  1. По заданным исходным данным рассчитать шаг интегрирования и время моделирования;

  2. Разработать процедуры-функции, описывающие входное воздействие и импульсную характеристику звена (для первой подгруппы - апериодическое звено первого порядка (1.2), для второй подгруппы - псевдодифференцирующее звено (1.3);

  3. Составить программу моделирования, провести ее отладку и прогон;

  4. Зафиксировать машинное время при работе программы без коррекции временных интервалов (интегрирование от 0 до t) и с коррекцией в соответствии с формулами (1.1).

Исходные данные для моделирования

Таблица 1.1

№ варианта

1

2

3

4

5

Длительность входного имп ti с

10-6

210-6

510-6

10-5

210-5

Постоянная времени звена tz

310-7

510-7

10-6

210-6

510-6






6

7

8

9

10

11

12

ti с

510-5

10-4

210-4

510-4

10-3

210-3

510-3

tz

10-5

310-5

510-5

1,510-4

310-4

510-4

1,510-3




13

14

15

16

17

18

19

20

10-2

210-2

510-2

10-1

210-1

510-1

1.0

2.0

310-3

510-3

10-2

210-2

510-2

1.510-1

0.2

0.5

Структура прграммы

1. Заставка: подключение вспомогательных библиотек (uses graph)

2. Раздел описаний:

2а) константы const (все константы выбираются в соответствии с индивидуальным заданием и методическими рекомендациями):

tzпостоянная времени звена;

tiдлительность импульсной характеристики (примерно 3 tz);

tm время моделирования;

dtauшаг моделирования по вспомогательной переменной ;

dt - шаг моделирования по модельному времени t;

2б) переменные var (описываются все переменные, фигурирующие в программе с указанием их типов);

2в) процедуры-функции (даются математические описания входного сигнала (функция x(tau)) и импульсной характеристики звена (h(tau)).

3. Главный модуль (начинается с оператора begin).

- инициализация графической библиотеки – оператор initgraph(driver, mode,’ ‘);

- построение координатных осей (с помощью оператора line(x1,y1,x2,y2));

- определение начальных значений переменных (t:=0; moveto (10,240));

- цикл по модельному времени:

- задание начальных значений выходной переменной y:=0 и переменной интегрирования ;

- цикл по переменной интегрирования : здесь записывается выражение для интегрирования в соответствии с методом Эйлера y:=y+sig(tau)*h(t-tau)*dtau и делается шаг по переменной интегрирования tau:=tau+dtau

Цикл завершается оператором until tau>t .

По завершении внутреннего цикла в пределах внешнего цикла осуществляется вывод информации с помощью оператора lineto(x,y) и делается шаг по модельному времени t:=t+dt.

Внешний цикл завершается оператором until t>tm.

Двойной цикл программы имеет следующий вид:


repeat

y:=0;tau:=0;

{if t<=tx then tau:=0 else tau:=t-tx;}

repeat

y:=y+sig(tau)*h(t-tau)*dtau;

tau:=tau+dtau;

until tau>=t;

x:=10+round(620/tm*t);

z:=240-round(200*y);

lineto(x,z);

t:=t+dt;

until t>tm;

Главный модуль завершается оператором end. Перед оператором end рекомендуется включить оператор readln, останавливающий исполнение программы до нажатия клавиши enter.

Прогон программы осуществляется нажатием комбинации клавиш ctrl-F9.

Входной сигнал может быть описан с помощью процедуры-функции:

function sig(t:real):real;

begin

if t

end;

Примеры процедур-функций

Импульсная характеристика апериодического звена первого порядка описывается функцией

function h(t:real):real;

begin

h:=exp(-t/tz)/tz;

end;

Здесь tzпостоянная времени звена.

Импульсная характеристика псевдодифференцирующего звена описывается функцией

function h(t:real):real;

begin

if t=0 then h:=1/dt else h:=-exp(-t/tz)/tz;

end;

  1   2   3   4   5   6

Похожие:

Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconРоссийской Федерации Московский Авиационный Институт (государственный технический университет) Г. А. Звонарева, А. В. Корнеенкова
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальностям, связанным с разработкой и применением вычислительных...
Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconМосковский авиационный институт (государственный технический университет)
Перечень подлежащих разработке в дипломном проекте вопросов или краткое содержание дипломной работы
Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconСистематический курс учебное пособие Часть II. Социальная философия Кемерово 2008 удк 101 (075)
В. И. Красиков, доктор философских наук, профессор (Кемеровский государственный университет)
Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconА. В. Репин Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа
Уфимский государственный авиационный технический университет в лице информационно-технического центра "Компьютеры и телекоммуникации"...
Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconМедицинская социология учебное пособие Сумы Сумский государственный университет 2013 удк 316(075. 8)
Пирен М. И. доктор социологических наук, професор института психологии им. Г. С. Костюка апн украины
Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconПсихолого-педагогических научных исследований учебное пособие Павлодар удк 37: 001. 89 (075. 8)
Учебное пособие предназначено для учащихся колледжей, студентов педагогических специальностей вузов, магистрантов, аспирантов, соискателей...
Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconМосковский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Тема ( …ч, срс … ч)
Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconУчебно-методическое пособие Красноярск сфу 2012 удк 504. 004. 4 (07) ббк 28. 0я73
Экологическая информатика: учебно-методическое пособие [Текст] / сост. М. А. Субботин. – Красноярск: Сиб федер ун-т, 2012. – 9 с
Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconУчебно-методическое пособие по выполнению и защите дипломной работы для студентов специальности 030501 «Юриспруденция»
Учебно-методическое пособие по выполнению и защите дипломной работы для студентов специальности 030501 «Юриспруденция». Иркутск:...
Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconСаратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А. Магистерская программа
Магистерская программа «Промышленная экология» (со специализацией для Волго-Каспийского региона). Описание курсов, учебный план:...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib2.znate.ru 2012
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница