Рассмотрение значения компьютерного моделирования в науке и технике. Изучение процесса создания графических зависимостей функций и сигналов в пакетах расширения MatLab. Определение характеристик входного воздействия в частотной и временной области.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ДОНБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «СИНТЕЗ, АНАЛИЗ И МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ В MATLAB»Интенсивное развитие компьютерной техники позволяет сегодня снизить затраты времени на оформление различной конструкторской, технологической, проектной и другой технической документации, а также предоставляет возможность моделировать системы и процессы в электронике, механике, гидродинамике, оптике, автоматике и других отраслях знаний. В настоящее время существует большое количество прикладных программ, среди которых можно выделить графические редакторы, текстовые редакторы, базы данных, программы для различного вида обработки данных и построения графиков, программы для моделирования процессов, программы и пакеты автоматизированного проектирования и конструирования и другие виды программ. Моделирование различных систем, объектов, процессов, явлений природы и т.д. имеет важное значение в науке и технике. В свою очередь модель - это, как правило, упрощенное отражение реального объекта, несущее те его качества, которые подвергаются исследованию (моделированию). Такая модель совсем не похожа на реальное устройство, но она позволяет получить необходимые электрические характеристики, (например фазовые координаты), идентичные настоящей печи и дает возможность синтезировать и отработать систему управления реальным объектом, позволяя экономить время и средства.Согласно заданию, входное воздействие представляет собой последовательность треугольных импульсов со скважностью Q = 4. Принимая момент начала действия импульса t=0 c, можно составить математическую модель входного сигнала в виде кусочной функции Для удобного аналитического описания сигнала с целью дальнейших преобразований, необходимо перейти к его динамическому представлению посредством функций включения По полученному соотношению (1.2) в Simulink строится структурная схема, приведенная на рисунке 1.1.Для получения спектральной плотности сигнала входного воздействия используется прямое преобразование Фурье По полученному выражению для спектральной функции сигнала, используя MATLAB в режиме научного калькулятора, производится расчет диапазона частот и вектора спектральной плотности. Диапазон частот определяется соотношением где - верхняя частота диапазона; ?-длительность импульса.В данном разделе необходимо синтезировать систему, согласованную по частотному спектру с сигналом внешнего воздействия. Из теории цепей известно, что если u1(t) - сигнал на входе линейной системы, а u2(t) - выходной сигнал, то связь между ними описывается интегралом свертки где h(t) - импульсная характеристика линейной системы.В данном разделе необходимо синтезировать систему, согласованную по частотному спектру с сигналом внешнего воздействия. Из курса теоретической радиотехники известно, что частотная передаточная функция, согласованная с сигналом по спектру системы равна где U*(?) - функция комплексно сопряженная заданному спектру. Если для упрощения предположим, что , то Для того, чтобы убедиться в эквивалентности синтеза согласованной системы частотным и временным методом, производится обратное преобразование Фурье по отношению к частотному коэффициенту передачи, так как импульсная характеристика связана с частотным коэффициентом передачи обратным преобразованием ФурьеВ данном разделе необходимо определить временные и частотные характеристики разрабатываемой системы и построить их графики. Для решения поставленной задачи будет использован пакет расширения MATLAB - Control System Toolbox. Для того, чтобы воспользоваться возможностями данного пакета необходимо перейти от частотного коэффициента передачи К(j?) к передаточной функции К(р), которая является аналитическим продолжением К(j?) с мнимой оси j? на всю плоскость комплексных частот p=? j?. Для этого передаточной функции (5.2) в Control System Toolbox создается TF-объект. Звено чистого запаздывания представляется передаточной функцией, полученной в результате разложения этого звена в ряд Паде (в Matlab существует встроенная процедура разложения звена чистого запаздывания в ряд Паде).В данном разделе необходимо разработать функциональную схему и структурную модель синтезированного устройства в Simulink. В разделах 3 и 4 были получены импульсная характеристика и частотная передаточная функция разрабатываемого устройства и показано, что описание устройства этими функциями носит эквивалентный характер.Для оценки искажений, вносимых разработанным устройством в выходной сигнал при прохождении импульса, с которым система согласована по спектру, производится моделирование схемы при действии одиночного импульса и отсутствии помехи. Графики входного и выходного сигнала при действии одиночного импульса приведены на рисунках 7.1, 7.2. Для оценки искажений, вносимых разработанным устройством в выходной сигнал и степени релаксации схемы при действии импульсной последовательности, производится моделирование схемы при воздействии последовательности импульсов с заданной скважностью и отсутствии помехи.
План
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Определение характеристик входного воздействия во временной области
2. Определение характеристик входного воздействия в частотной области
3. Синтез системы временным методом
4. Синтез системы частотным методом
5. Определение характеристик системы
6. Схемотехническая реализация системы
7. Моделирование системы
8. Анализ функционирования системы
Выводы
Перечень ссылок
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
