Рассмотрен порядок построения частотных характеристик на стенде «Основы теории автоматического управления»
частотные характеристики, фаза, амплитуда, динамическая система, гармонические колебания, сигнал
В дисциплине «Теория автоматического управления» большое внимание уделяется изучению частотных характеристик динамических систем. Отсутствие методического пособия для стенда «Основы теории автоматического управления» приводит к сложностям разработки лабораторного практикума. Для решения данной задачи необходимо разработать алгоритм построения частотных характеристик.
Частотные характеристики – это реакция динамической системы на синусоидальное воздействие в режиме вынужденных колебаний (установившийся режим) [1].
Фазо-частотная характеристика – это зависимость разности или сдвига фаз выходного и входного колебаний от частоты и определяется по формуле:
|
|
(1)
|
где 
и 
сдвиги фаз между гармоническими сигналами на выходе и входе системы. Фазо-частотная характеристика (ФЧХ) необходима для определения фазовых искажений формы сложного сигнала, вызываемых неодинаковой задержкой во времени его отдельных гармонических составляющих при их прохождении по цепи.
Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) – это зависимость отношения амплитуды выходного сигнала к амплитуде входного сигнала, которые зависят от частоты и определяется по формуле:
|
|
(2)
|
где y – выходной сигнал системы, x – входной сигнал системы.
Для построения частотных характеристик необходимо выполнить ряд действий.
При построении АЧХ на панели «функциональный генератор» нужно установить входной сигнал «синус», амплитуду 5В и произвести соединение цепочек, необходимых для исследования звеньев, а гнездо выхода звена соединить с осциллографом.
Для построения ФЧХ исследуемого звена необходимо соединить вход исследуемого звена с выходом функционального генератора.
На панели управления функционального генератора устанавливаем минимальную частоту выходного сигнала, тип выходного сигнала «синус», амплитуду 1В.
Амплитуду и сдвиг фаз можно измерять непосредственно в специальном программном обеспечении осциллографа. Измерения проводятся с шагом частоты 1 кГц, начальное значение амплитуды в блоке «функциональный генератор» установлено в 1Вольт. Интерфейс программы приведён на рисунке 1.
Рисунок 1 – Интерфейс программы осциллографа
Достаточно выполнить 10 измерений амплитуды и сдвига фаз. Затем рассчитать циклическую частоту 
. Зная значения циклической частоты при определённых значениях амплитуды и сдвига фаз, можно построить АЧХ и ФЧХ в программе MathCad.
Исходя из вышеизложенного, делаем вывод, что возможно построение и исследование частотных характеристик на стенде «Основы теории автоматического управления».
1. Савин В.С., Елсуков О.Н. Пятина: Теория автоматического управле-ния: Учебное пособие/ М.М Савин, В.С.Елсуков, О.Н.Пятина. Ростов-на-Дону: Феникс, 2007. – 398 с. ISBN— 978-5-222-11274-8. – Текст: непосредственный.
