3464 КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРИБОРОСТРОЕНИИ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

МОДЕЛИРОВАНИЕ В СРЕДЕ SIMULINK ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить программную среду SIMULINK, научиться моделировать простейшие электрические цепи и исследовать их работу.

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИБОРЫ

Компьютер PENTIUM 166 и выше.

ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАДАНИЕ

  1. Смоделировать  генератор синусоидальных колебаний и проверить его работу.
  2. Смоделировать однополупериодный выпрямитель.
  3. Смоделировать двухполупериодный  выпрямитель.
  4. Сравнить работу одно- и двухполупериодного выпрямителя.

УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ

1. Создать синусоидальный генератор.

Если процесс симуляции продолжается излишне долго – необходимо изменить в опциях настройки параметров способ решения уравнений, описывающих систему на ode 15.

2. Собрать однополупериодный выпрямитель и подключить его к нагрузке.

Подобрать емкость фильтрующего конденсатора таким образом, что бы пульсации на нагрузке были 5 - 10 %. Создать из полученного выпрямителя субсистему и присвоить ей соответствующее имя.

3. Собрать двуполупериодный  выпрямитель и подключить его к нагрузке.

Подобрать емкость фильтрующего конденсатора таким образом, что бы пульсации на нагрузке были 5 – 10 %. Создать из полученного выпрямителя субсистему и присвоить ей соответствующее имя.

4. Сравнить работу одно - и двухполупериодного выпрямителя.

Сравнить получаемую частоту пульсаций полученного с выпрямителя напряжения и требуемую емкость конденсатора для получения пульсаций на нагрузке 5 – 10 %.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

  1. В какой библиотеке находятся блоки для моделирования электрических сигналов?
  2. Как задать в среде SIMULINK резистор, конденсатор и индуктивность?
  3. Каким образом выбирается и задается время симуляции?
  4. Какие параметры и как задаются в блоке отображения?
  5. Как подключить блок отображения к электрической цепи?
  6. Каким образом осуществляется связь между электрическими и неэлектрическими блоками?
  7. Каковы способы остановки процесса моделирования?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

МОДЕЛИРОВАНИЕ В СРЕДЕ SIMULINK СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить программную среду SIMULINK, научиться моделировать системы автоматического регулирования и исследовать их работу.

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИБОРЫ

Компьютер PENTIUM 166 и выше.

ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАДАНИЕ

  1. Создать модель бассейна.
  2. Создать модель устройства для автоматического наполнения бассейна.
  3. Создать модель устройства для автоматического наполнения и слива жидкости из бассейна.
  4. Создать модель устройства для автоматического поддержания уровня жидкости в бассейне.

УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ

1. Создать модель бассейна.

Для моделирования бассейна удобно использовать блок интегрирования, а для задания емкости – блок Hit Crossing. Модель оформить в виде подсистемы с соответствующим именем и названием входных и выходных  сигналов.

2. Создать модель устройства для автоматического наполнения бассейна.

Для этого необходимо создать модель, описывающую процесс наполнения бассейна из трубы с постоянным потоком жидкости, и в момент наполнения бассейна остановить процесс симуляции.

3. Создать модель устройства для автоматического наполнения и слива жидкости из бассейна.

В наполняющую и выпускающую трубы необходимо установить модель управляемого клапана. В качестве клапана удобно использовать блок умножения, а для их управления - R-S триггер.  Наполнить пустой бассейн жидкостью из одной трубы, а затем слить жидкость через другую трубу, для наполнения использовать блок задания константы с положительным значением, а для слива - блок задания константы с отрицательным значением, перед интегратором их объединить с помощью сумматора.

4. Создать модель устройства для автоматического поддержания уровня жидкости в бассейне.

Подключить к бассейну трубу для постоянного стока жидкости. Наполнить бассейн через другую трубу и поддерживать уровень жидкости в бассейне с точностью 5 - 10 %, за счет периодического перекрытия питающей трубы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

  1. Какие настройки есть у блока интегрирования?
  2. Каким образом добавляются и убираются входы/выходы подсистемы?
  3. Каково назначение входов триггеров, в какой библиотеке они находятся?
  4. Способы создания подсистем.
  5. Основные этапы создания модели в среде SIMULINK?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

МОДЕЛИРОВАНИЕ В СРЕДЕ SIMULINK СИСТЕМ СБОРА ДАННЫХ.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить программную среду SIMULINK, научиться моделировать системы сбора данных и исследовать их работу.

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИБОРЫ

Компьютер PENTIUM 166 и выше.

ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАДАНИЕ

  1. Смоделировать 4 источника сигналов.
  2. Создать модель ручного переключателя сигналов.
  3. Создать модель автоматического коммутатора сигналов.

УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ

1. Смоделировать 4 источника сигналов.

Создайте 4 модели генераторов сигналов различной формы и обязательно проверить их работоспособность.

2. Создать модель ручного переключателя сигналов.

Создать коммутатор, с помощью которого можно вручную, во время процесса симуляции, подключать выбираемые  каналы к устройству индикации. Коммутатор должен иметь защиту от закорачивания выхода одного генератора на выход другого. К входным каналам подключить сигналы с созданных генераторов.

3. Создать модель автоматического коммутатора сигналов.

Создать коммутатор, автоматически подключающий выходы каждого из 4 генераторов к устройству индикации. Необходимо подобрать время коммутации таким образом, чтобы на индикаторе отображалось не менее одного периода каждого сигнала.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

  1. Основные типы применяемых в среде SIMULINK генераторов.
  2. Типы блоков, позволяющих взаимодействовать с моделью в процессе моделирования.
  3. Виды отображающих блоков в среде SIMULINK.
  4. Основные библиотеки среды SIMULINK.
  5. Каким образом создаются собственные библиотечные блоки?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
СХЕМ НА КОМПЬЮТЕРЕ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить принципы применения ПК при моделировании, расчете, анализе, синтезе и оптимизации функциональных блоков электрических схем. Научиться исследовать электрические схемы с применением ПК.

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИБОРЫ

Компьютер PENTIUM 166 и выше.

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА

Математический пакет программ MathCad версии 6.0 и выше, система CircuitMaker версии 6.1 и выше, Microsoft Word версии 6.0 и выше, допустимо применение дополнительных программных продуктов.

Задание на лабораторную работу

  1. Произвести теоретический расчет полученного индивидуального задания.
  2. Выполнить расчет требуемых характеристик в среде MathCad
  3. Построить модель электрической схемы в среде CircuitMaker, определить требуемые характеристики.
  4. Проанализировать результаты, полученные в MathCad и CircuitMaker.

УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ

При всем разнообразии задач, решаемых в рамках научно-технической дисциплины «радиотехника», формально их можно свести к пяти основным типам: моделированию, расчету, анализу, оптимизации и синтезу. При решении этих задач целесообразно применение компьютера.

Моделирование. Моделирование на ее нижних уровнях, включающих полупроводниковые приборы, звенья, каскады и т. д., сводит­ся к описанию их работы с помощью матрицы, уравнения, формулы, графика или таблицы. Такая математическая модель должна, с одной стороны, с требуемой точностью отражать физические процессы в иссле­дуемом объекте, а с другой - быть пригодной для использования в компь­ютере. В одних случаях математическая модель является результатом ана­литического или численного анализа физической модели объекта, в других -экспериментальных исследований. Обработка, в том числе и статистическая, имеющегося массива данных, характеризующего работу каскада или элемента, также проводится с помощью компьютера.