sprawozdanie1.doc

Grzegorz Barnik

Tomasz Pawłowski

LABORATORIUM KOMPUTEROWYCH

SYSTEMÓW AUTOMATYKI

Sprawozdanie z realizacji ćwiczenia nr 2
 

Eksperyment 1.1.

          Eksperyment pozwalał na obserwację przetwarzania sygnału przez przetwornik A/D

Przetwarzanie sygnału przez przetwornik A/D .

W eksperymencie tym mieliśmy możliwość zaobserwowania pracy przetwornika A/D, z wykresu można zauważyć iż przetwornik A/D nie ma charakterystyki idealnie liniowej w pełnym zakresie napięć wejściowych. Podstawowym parametrem tego układu jest częstotliwość próbkowania. W zastosowanym przetworniku wartość tego okresu wynosi T = 500ms . Na podstawie twierdzenia o próbkowaniu, aby wiernie odtworzyć sygnał ciągły na podstawie jego dyskretnych próbek, częstotliwość jego próbkowania musi być co najmniej 2 razy większa niż jego własna częstotliwość graniczna. Oznacza to, że w naszym przypadku przetwornik będzie dobrze reprezentował sygnały o częstotliwościach mniejszych od 2kHz. Innymi ważnymi parametrem przetwornika jest ilość poziomów kwantyzacji oraz zakres napięć wejściowych. W naszym przypadku zakres ten wynosi od -10V do 10V. Nieliniowość charakterystyki przetwornika może wynika między innymi z przekroczenia tego zakresu.

Eksperyment 1.2.

W eksperymencie tym mieliśmy możliwość obserwacji sygnału z modulacją PWM. Na podstawie przeprowadzonego ćwiczenia zaobserwowaliśmy, że wraz ze zmianą sygnału modulującego (sterującego) zmienia się szerokości impulsu.

Eksperyment 1.3.

W tym eksperymencie mieliśmy możliwość obserwacji przetwarzania sygnału cyfrowego generowanego przez komputer stosując przetwornik D/A. Wynik przetwarzania obserwowaliśmy na ekranie oscyloskopu. Na podstawie przeprowadzonego eksperymentu stwierdziliśmy, iż konwersja D/A przebiegała niemal bezbłędnie.

  Przebieg prostokątny na wyjściu D/A

Przebieg sinusoidalny na wyjściu D/A

Przebieg trójkątny na wyjściu D/A

Eksperyment 2.1

W tym eksperymencie mogliśmy zaobserwować jak sygnały cyfrowe o różnych wartościach, docierają do sterowanego silnika za pośrednictwem przetwornika D/A sterując jego  prędkością obrotową jak i kierunkiem obrotów. Napięcie sterujące związane jest z sygnałem cyfrowym zadawanym przez komputer zależnością:

gdzie: v – wartość napięcia sterującego w [V]

           n – wartość sygnału cyfrowego

Poniższa tabela przedstawia wartość cyfrowego sygnału sterującego oraz odpowiadającą jej wartość napięcia sterującego:

Na podstawie tabeli możemy wykreślić wykres zależności wartości napięcia sterującego od wartości sygnału cyfrowego.

Eksperyment 2.2

              W ćwiczeniu tym mamy możliwość zbadania charakterystyki silnika.

Skokowo zmieniające się napięcie sterujące jest doprowadzone do silnika z komputera (za pośrednictwem przetwornika D/A). Napięcie z tachoprędnicy poprzez przetwornik A/D doprowadzone jest do komputera. Sygnał ten daje możliwość oceny zmiany prędkości obrotowej wraz z napięciem, co umożliwia wyznaczenie parametru silnika jakim jest czas ustalania odpowiedzi.

Model silnika w relacji prędkości obrotów/napięcie sterujące można przybliżyć transmitancją:

gdzie:

k- statyczne wzmocnienie,

Ti- stała czasowa,

To- opóźnienie transportowe

Na podstawie uzyskanego przebiegu można wstępnie oszacować parametry w modelu :

k = 5,6;   To = 0,05 s;    Ti = 0,2 s

Zatem model:

Eksperyment 2.3

Eksperyment ten polega na zbadaniu zachowania się silnika sterowanego dla różnych

wartości napięcia sterującego. Sprowadza się to do obserwacji przebiegu

narastania prędkości obrotowej silnika i wyznaczenia czasu opóźnienia, wynikającego z istnienia pewnego napięcia progowego, poniżej którego silnik się nie obraca.

Przebieg narastania prędkości obrotowej silnika.

Na podstawie powyższego przebiegu stwierdzić możemy, że dopiero, kiedy wartość napięcia sterującego osiągnie poziom 10 (wartości  cyfrowej) silnik zaczyna się poruszać. Jest to spowodowane miedzy innymi przez  występujące tarcie statyczne.

Eksperyment 3.1

            Eksperyment ten daje możliwość sprawdzenia współdziałania czujnika potencjometrycznego z rzeczywistym kątowym położeniem wału silnika. Na podstawie dokonanych pomiarów otrzymaliśmy następujące zestawienie wyników:

Skok , który widać na wykresie związany jest z odczytem i zanotowaniem przez nas danych w takiej kolejności, poza tym charakterystyka jest liniowa.Wynika to z zasady działania  takiego czujnika, która opiera się na prawie Ohma. Jak wskazuje sama nazwa zastosowanego czujnika w wyniku zmiany położenia wału silnika zmienia się jego rezystancja  co wpływa bezpośrednio na zmianę wartości pradu.

Eksperyment 3.2

              W eksperymencie tym mieliśmy możliwość oceny działania zainstalowanego na wale  sterowanego silnika potencjometrycznego czujnika położenia podczas procesu sterowania silnikiem. Na podstawie przeprowadzonego doświadczenia otrzymaliśmy zestawienie pomiarów, na podstawie których wykreślamy poniższa charakterystykę.

Na podstawie otrzymanego wykresu można stwierdzić, że wraz ze wzrostem wartości sygnału sterującego rośnie prędkość obrotowa silnika. Ujemne wartości prędkości obrotowej tarczy  na wykresie oznaczają przeciwny kierunek obrotów. „Wypłaszczenia” charakterystyki mogą wynikać z oporów jakie występują w silniku.

Eksperyment 4.1

W tym ćwiczeniu badaliśmy sposób przekazywania informacji o położeniu wału silnika przy pomocy koderów wartości bezwzględnej wykorzystujących kod Graya.

...