Задание и порядок выполнения практического занятия

1. Создать новый файл модели. Добавить по очереди различные источники сигналов, соединив их с блоком виртуального осциллографа Scope, запустить процесс моделирования, изучить результаты моделирования.

2. «Превратить» одноканальный ос­циллограф в многоканальный (с помощью параметра Number of axes). Подать на входы осциллографа сигналы от трех различных источников воздействий.

3. Добавить в файл модели блок сумматора Sum (библиотека Math Operations), подать на его входы два различных сигнала (синусоидальный и пилообразный, случайный и синусоидальный).

4. Добавить в модель дифференцирующее и интегрирующее устройства (библиотека Continuous). Получить графики зависимости от времени производной и первообразной синусоидального сигнала.

5. Составить модель прибора инерционного действия с помощью блока передаточной функции. В качестве входного воздействия использовать ступенчатую функцию Step. Получить графики колебаний груза на пружине при различных значениях коэффициентов .

6. Построить модель прибора инерционного действия путем поэлементного ввода всех параметров системы. Получить графики колебаний пружины и фазовые портреты системы.

7. Результаты моделирования перенести в отчет и сделать выводы.

Содержание отчета.

1. Цель работы.

2. Модели и осциллограммы различных источников сигналов в соответствии с заданием 1 и 2.

3. Модели и осциллограммы суммирования двух различных источников воздействия.

4. Модели и осциллограммы производной и первообразной.

5. Математическая модель прибора инерционного действия.

6. Модель прибора, построенная на основе передаточной функции (3). Результаты моделирования при различных значениях коэффициентов.

7. Модель прибора, построенная на основе уравнения (1). Результаты моделирования.

8. Выводы.

Библиотека источников сигналов и воздействий

1. Constant – источник постоянного воздействия;

2. Sine Wave – источник синусоидального воздействия;

3. Ramp – источник нарастающего воздействия ;

4. Step – источник одиночного перепада;

5. Signal Generator – генератор сигналов;

6. Uniform Random Number – источник случайного сигнала с равномерным распределением;

7. Random Number – источник случайного сигнала с нормальным распределением;

8. Pulse Generator – генератор импульсов;

9. Discrete Pulse Generator – источник дискретных импульсов;

10. Chirp Generator – генератор нарастающей частоты;

11. Band Limited White Noice – генератор белого шума;

12. Clock – источник времени моделирования;

13. Digital Clock – цифровой источник времени.

3. СИНТЕЗ ВИРТУАЛЬНЫХ ПРИБОРОВ СРЕДСТВАМИ СИСТЕМЫ LABVIEW

Цель практического занятия: ознакомиться с методикой программирования в среде LabVIEW на примере создания виртуального прибора (ВП) для спектрального анализа синусоидального сигнала.

1. Методические указания:

1.1.Изобразите структурную схему спектрального анализа (рис. 1).

Рис. 1. Структурная схема анализатора спектра сигналов

1.2. Запустите программу LabVIEW. Из меню New выберите раздел Blank VI.

1.3.Установите на лицевую панель Front panel из палитры Controls и меню Graph Indicators два индикатора Waveform Graph для отображения сигнала и его спектра. Палитра Controls активизируется правой клавишей мыши или выбирается из меню панели управления: Window/Show Controls Palette (рис. 2).

1.4. Измените метки (labels) графических индикаторов соответственно на «Сигнал» и «Спектр». Замените метки вертикальных шкал индикаторов соответственно на «Амплитуда» и «Спектральная мощность». Метки горизонтальных шкал замените на «Время, с» и «Частота, Гц». Для редактирования метки необходимо навести на нее указатель мыши и щелкнуть левую клавишу.

1 .5. Установите на лицевую панель Front panel из палитры Controls меню Numeric Controls два вертикальных ползунковых регулятора Vertical Pointer Slider.

Рис.2. Лицевая панель анализатора спектра сигналов

1.6.Измените метки label регуляторов соответственно на «Амплитуда» и «Частота». Установите необходимые верхние пределы регуляторов «Амплитуда» и «Частота» (рис. 2).

1.7. Активизируйте панель Block Diagram (блок-схема) (рис.3) и установите на ней из палитры Function и меню Input генератор сигналов Simulate Signal. Переход на панель Block Diagram выполняется командой Show Block Diagram из меню Window или клавишами Ctrl+E. Палитра Function активизируется правой клавишей мыши или выбирается из меню панели управления: Window/Show Functions Palette.

1.8.Установите на панели Block Diagram из палитры Function меню Signal Analysis анализатор спектра сигнала Spectral Measurements.

1.9. В соответствии со схемой соедините регуляторы «Амплитуда» и «Частота» с входами Amplitude и Frequency генератора сигналов Simulate Signal. Соединения на блок схеме выполняются левой клавишей мыши проведением линий связи между терминалами виртуальных приборов с помощью монтажного инструмента «катушка».

1.10. Соедините выход генератора сигналов Simulate Signal с входом графического индикатора «Сигнал».

Рис. 3. Блок схема виртуального анализатора спектра сигналов

1.11. Подсоедините вход Signals анализатора спектра Spectral Measurements к выходу генератора сигналов Simulate Signal, а выход Power Spectrum анализатора спектра - к графическому индикатору «Спектр».

1.12. Непрерывный спектральный анализ выполняется с использованием конструкции цикл по условию While Loop. Для организации цикла по условию из палитры Function и меню Execution Control выберите функцию While Loop и рамкой цикла объедините все блоки ВП. Для изменения (замедления) скорости вывода сигналов на графические индикаторы из палитры Function и меню Execution Control выберете функцию задержки времени Time delay и установите в рамке цикла по условию, введите величину задержки времени. Блок- схема виртуального анализатора спектра сигналов приведена на рис.3.

1.13. Активизируйте лицевую панель виртуального прибора Front panel и включите ВП командой Run из меню Operate или кнопкой Run, расположенной на инструментальной панели.

1.14. Изменяйте значения частоты и амплитуды и выполните анализ полученных результатов

1.15. Выключение ВП выполняется кнопкой Stop. Сохраните ВП на диске.

2. Задание

2.1. Сгенерируйте сигнал, содержащий сумму двух синусоидальных волн равной амплитуды с частотами 20, 35 Гц и с частотой дискретизации 1000 Гц.

а) Определите спектр мощности сигнала без оконной обработки сигнала.

б) Определите спектр мощности сигнала с окном Хемминга.

Контрольные вопросы

1. Как называются программы, написанные на языке LabVIEW?

2. Какие объекты являются средой программирования в системе LabVIEW?

3. Какие объекты размещаются на лицевой панели?

4. Для чего используется панель Block diagram?

5. Как выполняются соединения виртуальных приборов на панели Block diagram?

6. Какие виртуальные приборы применяются для спектрального анализа?

7. Какие виртуальные приборы применяются для генерации сигналов?

8. Какие виртуальные приборы применяются для графического отображения результатов моделирования и анализа сигналов?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Суранов, А. Я.. LabVIEW 7: справочник по функциям[Текст] /А.Я. Суранов. — М. : ДМК Пресс, 2005. — 510 с.

2. Тревис, Д. LabVIEW для всех[Текст] : пер. с англ / Д. Тревис. — М. : ПриборКомплект : ДМК Пресс, 2005. — 537 с.

3. Евдокимов, Ю. К. Labview для радиоинженера: от виртуальной модели до реального прибора [Текст]: учеб. пособие для вузов/ Ю.К. Евдокимов. — М. : ДМК Пресс, 2007. — 400 с

4. Спектор С.А. Электрические измерения физических величин: Методы измерений[Текст] : учеб. пособие для вузов. - Л.: Энергоатомиздат, 1987.

5. Зарубин В.С. Математическое моделирование в технике[Текст] : учеб. для вузов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001.

6. Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления [Текст]. - М.: Наука, 1989.

7. Дьяконов В.П. MATLAB 6[Текст] : учебный курс. - СПб.: Питер, 2002.

8. Дьяконов В. Matlab [Текст] : учебный курс. – СПб: Питер, 2001. – 560 с.

9. Дьяконов В. Simulink 4. Специальный справочник [Текст]. – СПб: Питер, 2002. – 528 с.

10. Кетков Ю.Л., Кетков А.Ю., Щульц М.М. Matlab 7: Программирование, численные методы [Текст]. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 752 с.

11. Спектор С.А. Электрические измерения физических величин: Методы измерений[Текст] : учеб. пособие для вузов. Л.: Энергоатомиздат. Ленигр. отд-ние, 1987. – 320 с.

СОДЕРЖАНИЕ