Методичка PA9, страница 3

Заданиепредставляет собой группу специальных компонентов - операторов задания,расположенных в любом месте поля схемы, но обязательно строго один под другим(без пропусков ячеек) в соответствии с порядком выполнения операторов. Дляоператоров большинство параметров задавать не обязательно - можно использоватьзначения по умолчанию. Если Вы хотите задать значение какого-либо параметра,установите флажок перед его условным обозначением и затем введите численноезначение или выберите значение из списка.

Обязательные параметры такого флажка неимеют, их значение должно быть задано обязательно. Если оператор имеетальтернативные параметры, то условное имя того, который Вы хотите задать, нужновыбрать из списка. Для выполнения задания на расчет нажмите экранную кнопку«Выполнить задание».5. Знакомство с графическим редактором программного комплекса ПА911Для знакомства с интерактивными средствами графического редактора комплексаПА9 рассмотрим пример моделирования транзисторного ключа, схема которогоприведена на рис.

2.РИС. 2Выбор и установка в окне редактора компонентов схемы.1. Убедитесь, что окно редактора имеет фокус ввода (заголовок окна выделен синимцветом и в окне имеется дополнительный курсор). Нажмите клавишу N. Появитсяокно с образцами компонентов.2. Из выпадающего списка выберите пункт "Электроника".Откроется страница с образцами электрических компонентов.3. На этой странице с помощью полос прокрутки найдите транзистор нужного типа ищелкните левой кнопкой мыши на его изображении.Окно с образцами компонентов закроется, а дополнительный курсор примет видизображения транзистора.4. Поместите курсор в центре окна и, нажимая в произвольной последовательностиклавиши L,R,C,H,V, или их сочетания VL, HR, и т.п., потренируйтесь в установкеразличной ориентации транзистора.

В заключение установите нужнуюориентацию и щелкните левой кнопкой мыши.Транзистор будет присоединен к схеме.5. Нажмите клавишу N и в открывшейся странице с образцами электрическихкомпонентов выберите резистор и щелкните левой кнопкой мыши. Расставьтерезисторы так, как показано на рисунке, устанавливая нужную ориентациюочередного резистора и щелкая левой кнопкой мыши в соответствующих местахрабочего поля окна редактора. Обратите внимание, что для каждого новогорезистора не надо открывать окно с образцами компонентов.6. Нажимая клавишу N, последовательно выберите и расставьте остальныекомпоненты схемы (емкости, источники напряжения и управляемый источникнапряжения).7. Нажмите клавишу N и выберите из списка пункт "Функции".12Откроется страница с образцами входных сигналов.8.

Выберите "Источник сигналов трапецеидальный" и щелкните левой кнопкоймыши. Установите этот источник слева от управляемого источника напряжения.Расстановка базовых узлов и соединение компонентов схемы связями.1. Поместите дополнительный курсор на свободное место окна редактора и нажмитеклавишу Delete.

Дополнительный курсор примет вид пустого курсора.2. Подведите курсор к ячейке, в которой должен находиться базовый узел схемы.Нажмите и держите клавишу Shift или Ctrl. Щелкните левой кнопкой мыши.Базовый узел будет присоединен к схеме.3. Аналогичным образом расставьте остальные базовые узлы в схеме.4.

Подведите курсор в клетку, из которой надо начинать проводить какую-либосвязь. Нажмите и держите клавишу Shift. Отпустите мышь так, чтобы не сдвинутьее при выполнении дальнейших действий с клавиатурой. Используя клавиши сострелками, проведите данную связь до нужного компонента схемы.5. Аналогичным образом проведите остальные связи.Задание параметров элементов.1.

Щелкните левой кнопкой мыши на транзистореVT1. Появится окно "Атрибуты элемента".2. В этом окне вводятся численные значенияпараметров выбранной модели транзистора.Все параметры в ПА9 задаются в системе СИ (вданном случае – В, А, Ф, Гн, Ом)!!! Проверьтесоответствие параметров с параметрами,показанными на рис. 3, и при необходимостиисправьте их. Перемещаться по списку можно,нажимая клавиши "Стрелка вверх" и "Стрелкавниз".3. Аналогичным образом установите параметрыостальных элементов схемы, согласно рис. 2:E2=5, E3=-5,R2=5000, R3=1000, R4=3000, R5=50000,C2=80e-12, C1=140e-12.РИС. 3Задание параметров входного сигнала.131.2.3.Убедитесь, что параметрыуправляемого источниканапряжения E1: K=1, C=0.Щелкните левой кнопкоймыши на изображениитрапецеидальноговходного сигнала.

Появитсяокно "Атрибуты сигнала".В этом окне вводятсяпараметры трапецеидального входного сигнала.Установите эти параметрытак, как показано нарис. 4.РИС. 4Установка индикаторов в схему.1. Нажмите клавишу N и выберите изсписка пункт "Базовые компоненты".В открывшейся странице выберитераздел "Индикаторы", компонент"Потенциал".Щелкнителевойкнопкой мыши и присоедините этотиндикатор на вход, а затем и навыход схемы.2.

Щелкните левой кнопкой мышипоследовательно на каждом изиндикаторов.При этом будетоткрыватьсяокно“Атрибутыиндикатора” (Рис.5). В этом окнеустановитефлажок“Включен”,задайте пределы (5.2 и -0.2),наименование и желаемый цветграфикадлясоответствующейпеременной.РИС. 514Формирование и выполнение задания на расчет схемы.1. Нажмите клавишу N и выберитестраницу "Базовые компоненты".В открывшейся странице выберитераздел "Операторы" – "Анализдинамики".2. Щелкните левой кнопкой мыши иприсоедините этот оператор ксхеме.3. Щелкните левой кнопкой мыши наэтом операторе после присоединения его к схеме.4. В открывшемся окне Параметрыоператора установите параметрытак, как показано на рис.

6, инажмитеэкраннуюкнопку«Выполнить задание».РИС. 6На рис. 7 показаны результаты расчета схемы, которые должны быть получены втом случае, если не было ошибок при подготовке схемы к расчету.РИС. 7156. Задания для моделирования динамики технических систем6.1. Анализ электронной схемыВыполните анализ динамики стабилизатора напряжения, эквивалентная схемакоторого приведена на рис. 8.РИС. 81) С помощью графического редактора ПА9 создайте графическое изображениемоделируемой схемы стабилизатора напряжения.Проверьте наличие шины "земля" в схеме!!!Укажите узел "Вход" и узел "Выход" для выдачи на график!!!Задайте следующие параметры элементов:R1=4.3 кОм, R2=200 Ом, R3=600 Ом, R4=1.5 кОм, R5=30 Ом, E2=20 В.Пульсации входного напряжения:(Сигнал синусоидальный)Начальная задержка D=0Период повтора R=1Число импульсов N=-10Постоянная составляющая V0=0Амплитуда A=1Период P=1e-4ТранзисторыVT1, VT2, VT3:ItE=9e-11ItC=5e-11CbE=5e-12CbC=5e-12MFtE=0.026MFtC=0.028tau=2e-8taui=4e-8B=55Bi=0.45RuE=1e6RuC=1e6Упр.ист.E1K=1C=0СтабилитронVD1:Ust=9Ist=0.05Rd=10It=1e-12Cb=1e-12MFt=0.026tau=1e-9Ru=1e6Rb=1016RB=46RC=102) С помощью оператора Dynamic выполните расчет стабилизатора.Установите следующие параметры оператора Dynamic:Метод интегрирования: TrapecВремя интегрирования: 500e-6Smn=1e-16Sst=1e-12Smx=10e-6Acr=1e-4Остальные параметры оставьте по умолчанию.3) Настройте пределы для выдачи графиков входного и выходного напряжения так,чтобы можно было по графикам определять амплитуды пульсаций входного ивыходного напряжения.4) Определите коэффициент стабилизации схемы (отношение амплитудыпульсаций выходного напряжения к амплитуде пульсаций входного напряжения).5) Снимите нагрузочную характеристику стабилизатора, определяя коэффициентстабилизации для следующих значений сопротивления нагрузки:5, 10, 20, 30 и 40 Ом.6) Снимите регулировочную характеристику стабилизатора, изменяя уровеньвходного напряжения (амплитуда пульсаций входногонапряжения должнасоставлять 5% от уровня входного напряжения!!!) и определяя коэффициентстабилизации для следующих значений входного напряжения:5, 10, 20 и 30 В.6.2.

Анализ динамики механической системыВыполните анализ динамики поступательной механической системы (рис.9),состоящей из паровоза, сцепки, вагона и подпружиненного с двух сторон груза.Предполагается, что паровоз трогается с места рывком с усилием в 2 кН.РИС. 917Эквивалентная схема для этой системы приведена на рис. 10:РИС. 10Приложенное усилие моделируется идеальным источником силы F1, которыйравен 2 кН. Инерционные свойства движущихся тел механической системымоделируются массами M1 (паровоз), M2 (вагон) и M3 (груз). Упругие свойства сцепкии пружин моделируются упругостями U1 и U2 (две одинаковые пружинымоделируются одной упругостью U2), имеющими три параметра: длинаэквивалентного упругого стержня (L), площадь поперечного сечения эквивалентногоупругого стержня (S), модуль продольной упругости эквивалентного стержня (модульЮнга - E).Трение колес о рельсы и сопротивлениевоздушного потока моделируются элементами"сухое трение" TR1 и TR3, имеющими четырепараметра (F1, V1, F2, V2) для заданиянелинейной характеристики сила-скорость (F-V)(рис.

11). Так же элементом "сухое трение", но сдругой характеристикой, моделируется трениегруза о пол вагона.РИС. 11Потенциалы узлов эквивалентной схемы соответствуют скоростям тел, массыкоторых подключены к этим узлам. Потоки через элементы схемы соответствуютсилам, действующим на них.1) С помощью графического редактора ПА9 создайте эквивалентную схемумеханической системы.Проверьте наличие базовых узлов в схеме!!!Укажите переменные "Скорость паровоза", "Скорость вагона", “Скорость груза”и “Усилие в сцепке” (поток через упругость U1) для выдачи на график!!!18Задайте следующие параметры элементов:F1=2000 Н, M1=1500 кг, M2=1000 кг, M3=750 кг.Упругость U1L=0.9S=0.15E=20000Упругость U2L=0.1S=0.05E=10000Трение TR1,TR3F1=163V1=1e-4F2=1100V2=1Трение TR2F1=100V1=1e-6F2=110V2=12) С помощью оператора Dynamic выполните расчет механической поступательнойсистемы.Установите следующие параметры оператора Dynamic:Метод интегрирования: TrapecВремя интегрирования: 15Smn=1e-9Sst=1e-4Acr=1e-4Остальные параметры оставьте по умолчанию.3) Настройте пределы для выдачи графиков скоростей и силы так, чтобы можнобыло по графикам оценить следующие выходные параметры моделируемой системы:а) Максимальное усилие в сцепке.б) Период и максимальную амплитуду колебаний вагона и груза.4) Измените какой-либо параметр механической системы и постройте зависимостиопределяемых величин от изменяемого параметра.6.3.

Анализ динамики гидромеханической системыВыполните анализ динамики гидроцилиндра (рис. 12), представляющего собойгидромеханическую систему. Гидравлическая подсистема представлена резервуаром сжидкостью и трубопроводом, механическая - приложенным усилием, упругим штоком,поршнем и корпусом резервуара.РИС. 12Эквивалентная схема для этой гидромеханической системы приведена на рис. 13.19РИС. 13Усилие, приложенное к штоку, моделируется идеальным источником силы F1.Инерционные свойства движущихся тел механической подсистемы (штока и поршня)моделируются массой M1, равной суммарной массе этих тел.

Упругие свойства штокамоделируются упругостью U1. Трение скольжения штока о корпус и поршня о корпусмоделируются вязким трением TR1 и TR2. Давление на выходе трубопроводамоделируется источником давления P1. Инерционные свойства жидкости втрубопроводе и трение жидкости о стенки трубопровода моделируютсягидравлической индуктивностью Lg1, имеющей два параметра (длина трубопровода (l)и площадь поперечного сечения трубопровода (s)), и гидравлическим сопротивлениемRg1, имеющим три параметра (длина трубопровода (l), площадь поперечного сечениятрубопровода (s) и вязкость жидкости (Nu)). Упругие свойства жидкости в резервуаремоделируются гидравлической емкостью Cg1, имеющей два параметра (объемрезервуара (V) и скорость звука в жидкости (Vsnd)).