Ćwiczenie 3. Identyfikacja parametru R lub C w procesie ładowania

Ćwiczenie 3.
Identyfikacja parametru R lub C w procesie ładowania i rozładowania
układu RC.
Cel ćwiczenia:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Celem ćwiczenia jest zbudowanie układu RC z wykorzystaniem regulowanego
rezystora dekadowego o rezystancji R oraz regulowanego trymera o pojemności C,
wymuszenie takiego układu fala prostokątną i przeprowadzenie identyfikacji
odpowiedzi tego układu w celu wyznaczenia wartości elementu R lub C.
Poznanie zasady działania układu RC z wymuszeniem prostokątnym, wyznaczenia
krzywej ładowania i rozładowania kondensatora.
Nabycie umiejętności operacji na wektorach danych gromadzonych w procesie
akwizycji, wyodrębnianie podwektora (subarray) w określonym zakresie przy
zastosowaniu bloku „array subset”.
Nabycie umiejętności identyfikacji parametrycznej sygnału pomiarowego metodą
Levenberga–Marquardta. Wykorzystanie bloków aproksymacji z palety „curve fitting”.
Wykonanie obliczeń arytmetycznych mających na celu wyznaczenie stałej czasowej τ
potwierdzające wyniki uzyskane w trakcie eksperymentu w laboratorium.
Samodzielna budowa aplikacji pomiarowej w programie LabView, z zastosowaniem
karty pomiarowej PCI 6221.
Przebieg ćwiczenia:
1.
2.
3.
4.
5.
Wykorzystując zewnętrzny generator sygnału prostokątnego i regulowane elementy R i
C dokonać prawidłowego połączenia generatora z układem RC.
Sygnał z wyjścia układu pomiarowego wprowadzić na wejście panelu sterującego
BNC2120. Przy pomocy DAQ Asistant skonfigurować wejście sygnału analogowego i
przedstawić na wykresie sygnał odpowiedzi układu RC na wymuszenie prostokątne.
Przeprowadzić identyfikację parametrów sygnału odpowiedzi układu RC na
wymuszenie falą prostokątną poprzez:
- wyodrębnienie z pełnego wektora uzyskanego w procesie akwizycji, podwektora
zawierającego tylko jedną krzywą cyklu ładowania - rozładowywania kondensatora
(Array Subset) przez wyznaczenie zakresu subwektora od jednego ekstremum do
drugiego (ekstrema proszę wyznaczyć jako miejsca zerowania różniczki sygnału).
- identyfikację parametrów a, τ, b, c krzywej cyklu ładowania - rozładowywania
opisanej wzorem:
U(t)= A exp (-τ (t+b))+c,
gdzie: τ=RC
- identyfikację parametryczną proszę wykonać metodą Levenberga - Marquardta,
wykorzystując blok z palety Curve Fitting. Na podstawie uzyskanych wartości τ
przeprowadzić identyfikację wybranego parametru R lub C przy założeniu stałości
jednego z parametrów.
Zbudować czytelną aplikację w LabView demonstrującą odpowiedź na zmianę
parametrów jednej wielkości. Dodać komentarze do wykresów i opisać dane
prezentowane na ekranie. Wyznaczyć błąd uzyskanej w symulacji wartości R lub C.
Wyznaczyć zakres pomiarowy, w którym identyfikacja działa poprawnie. Jako
kryterium poprawności proszę przyjąć granicę błędu 5%. Błąd powyżej tej wartości
dyskwalifikuje sprawozdanie.
Przeprowadzić prezentację aplikacji pomiarowej przed prowadzącym zajęcia,
uzyskiwane wyniki w czasie symulacji musza mieścić się w granicy 5% błędu.
Zawartość sprawozdania:
1.
2.
3.
Przedstawić wydrukowany czytelny schemat układu pomiarowego wykorzystanego w
symulacji.
Przedstawić wydrukowany czytelny zrzut z ekranu dla symulowanego układu, z
odpowiednim przebiegiem dla danego zestawu parametrów R i C.
Dokonać obliczeń odpowiednich parametrów R lub C oraz stałej czasowej dla
wybranych wartości; przedstawić je w sprawozdaniu i porównać z uzyskanymi
wynikami z przeprowadzonej symulacji.