Моделирование системы синхронизации (2 часа)

💸 Как сделать бизнес проще, а карман толще?

Тот, кто работает в сфере услуг, знает — без ведения записи клиентов никуда. Мало того, что нужно видеть свое раписание, но и напоминать клиентам о визитах тоже. Проблема в том, что средняя цена по рынку за такой сервис — 800 руб/мес или почти 15 000 руб за год. И это минимальный функционал. Нашли самый бюджетный и оптимальный вариант: сервис VisitTime.
⚡️ Для новых пользователей первый месяц бесплатно. А далее 290 руб/мес, это в 3 раза дешевле аналогов. За эту цену доступен весь функционал: напоминание о визитах, чаевые, предоплаты, общение с клиентами, переносы записей и так далее.
✅ Уйма гибких настроек, которые помогут вам зарабатывать больше и забыть про чувство «что-то мне нужно было сделать».
Сомневаетесь? нажмите на текст, запустите чат-бота и убедитесь во всем сами!

1. Составить схему моделирования системы синхронизации (системы ФАПЧ) без корректирующего звена, добавив схему задающего генератора. Для этого необходимо выполнить следующие манипуляции (предполагается, что схемы фазового детектора и управляемого генератора на рабочем поле уже имеются):

- управляемый генератор выделить рамкой, занести в память и продублировать в другом месте экрана (комбинации клавиш: Contr_C и Contr_V); изменить идентификаторы портов, скорректировать атрибуты;

- идентификаторы портов на входе EMULT привести в соответствие с

идентификаторами портов на выходах управляемых генераторов, а идентификатор на входе управляемого генератора системы ФАПЧ привести в соответствие с идентификатором порта на выходе фазового дискриминатора.

Замечание. В качестве задающего генератора также можно использовать источник синусоидального напряжения «VSIN» или источник с частотной модуляцией «VSFFM», но при этом следует обеспечить полное соответствие частот генераторов.

К_V=К_ФД*К_УГ, где К_ФД =1[в/рад] - крутизна дискриминационной характеристики (при малом значении динамической ошибки); К_УГ=4*10³[рад/c в]=0, 64*10³[Гц/в]. Следовательно коэффициент управления частотой генератора системы ФАПЧ равен К1=0, 64*10^-3[мГц/в] (коэффициент управления частотой задающего генератора выбрать самостоятельно в соответствии с решаемой задачей).

3. Не забыть удвоить амплитуду сигнала в одном из генераторов (атрибуты «EVALUE»). Убедиться, что амплитуда второй гармоники на выходе фазового дискриминатора равна 1в.

4. Установить в задающем генераторе частоту 1мГц и начальную фазу -p/2. Посмотреть процесс на выходе фазового дискриминатора. Подобрать начальное напряжение на емкости ФНЧ так, чтобы скомпенсировать переходные процессы в апериодическом звене при гармоническом воздействии с нулевой постоянной составляющей.

5. С помощью ЛХ оценить длительность переходных процессов в системе и установить соответствующее время моделирования (параметры директивы «Transient» выбрать разумно, не допуская длительного моделирования (более 5мин)).

6. Изменить частоту задающего генератора на 10Гц, 100Гц, 200Гц,... и измерить отклонение разности фаз генераторов от p/2 в конце переходного процесса (это установившееся значение ошибки системы e_j). Задача решается проще, если измерить среднее значение V(PHout2) в установившемся режиме и определить интересующую величину по дискриминационной характеристике.

Построить зависимость ошибки e_j от начальной расстройки частот генераторов Df (кривая должна быть симметричной относительно начала координат). Для малой расстройки частоты вычислить коэффициент

и сравнить его с заданным коэффициентом К_V_.Зависимость e_j (Df) объяснить.

7. При постоянной расстройке частот Df = 100Гц построить переходные процессы (выход фазового дискриминатора) при начальной фазе задающего генератора ±p/2. Результат объяснить.

8. Теоретически оценить полосу удержания системы и сопоставить оценку с результатами п.6. Экспериментально измерить полосу схватывания (с разумной точностью, не требующей длительного моделирования). Зарисовать биения на выходе фазового дискриминатора в случае, когда начальная расстройка частот Df превышает полосу схватывания системы.

9. (не обязательный, но интересные исследования студента, доведенные до сведения лектора, могут улучшить его рейтинговое состояние). Возможные направления дополнительных исследований:

- усовершенствование ФНЧ в фазовом дискриминаторе;

- добавление пропорционально-интегрирующего корректирующего звена и оценка качества переходных процессов, а также полосы схватывания системы;

- повышение порядка астатизма и оценка точности системы.

1. Функциональная и структурная схемы, передаточная функция и параметры САУ, логарифмические характеристики.

2. Схемы моделирования, списки соединений, директивы моделирования.

3. Результаты моделирования фазового дискриминатора (дискриминационная характеристика) и управляемого генератора (зависимость частоты от коэффициента K1).

4. Результаты моделирования системы ФАПЧ с объяснением полученных эффектов (зависимость ошибки e_j от начальной расстройки частот, переходные процессы для двух значений начальной разности фаз, биения на выходе фазового дискриминатора, полоса удержания и схватывания).

5. Заключение, содержащее постановку задач исследования, методику их проведения и основные выводы.

1. Почему исследуемая система является нелинейной?

2. Описать методику расчета постоянной времени RC-цепи в фазовом дискриминаторе.

3. Какой порядок астатизма имеет система ФАПЧ (ответ обосновать)?

4. Описать метод анализа нелинейной системы ФАПЧ.

5. Описать методику анализа линеаризованной системы. Как определяются параметры такой системы?

6. Почему начальная разность фаз существенно влияет на вид переходного процесса системы?

7. Объяснить форму биений на выходе фазового дискриминатора в случае, когда начальная расстройка частот Df превышает полосу схватывания системы.

8. Указать способ сведения к нулю остаточной ошибки e_j, обусловленной начальной расстройкой частот генераторов.