[WikiDyd] [TitleIndex] [WordIndex

Laboratorium komputerowej analizy i projektowania obwodów elektrycznych

Osoba odpowiedzialna za przedmiot prof. dr hab. inż. Stanisław Osowski sto@iem.pw.edu.pl , tel. (22) 234 72 35.

Prowadzący:

Kto

Kiedy

Grupa

Stanisław Osowski

Krzysztof Siwek

Tomasz Markiewicz

Stefan Filipowicz

Krzysztof Siwek

Maciej Stodolski

Jacek Korytkowski

Michał Chojnowskii

Radosław Basińskii

Regulamin Laboratorium komputerowej analizy i projektowania obwodów elektrycznych

  1. Laboratorium komputerowej analizy i projektowania obwodów elektrycznych obejmuje 15 jednostek 2 godzinnych (łącznie 30 godzin) zajęć laboratoryjnych. Zajęcia te składają się z dwu części: A ) Wykład połączony z praktyką obliczeniową dotyczący zagadnień praktycznych obliczeń obwodowych z użyciem Matlaba i PSICE/PCNAP oraz B ) wykonanie samodzielne 4 projektów obejmujących zakres materiału objęty w części A. Pierwsza część zajęć odbywa się w pierwszych 7 tygodniach i pokrywa następujące zagadnienia:

    1. Wprowadzenie do programowania w Matlabie

    2. Badanie stanów ustalonych w obwodach RLC jednofazowych i trójfazowych przy wymuszeniu sinusoidalnym

    3. Rozkład na harmoniczne sygnałów niesinusoidalnych okresowych i obwody rezonansowe RLC przy wymuszeniu niesinusoidalnym

    4. Rozwiązywanie stanów nieustalonych w obwodach elektrycznych z użyciem Matlaba

    5. Zastosowanie Simulinka w modelowaniu stanów nieustalonych w obwodach elektrycznych

    6. Projektowanie i analiza częstotliwościowa filtrów analogowych

    7. Projektowanie filtrów cyfrowych

    8. Analiza wrażliwościowa obwodów

    9. Rozwiązywanie obwodów nieliniowych i projektowanie optymalizacyjne obwodów

    10. Rozwiązywanie obwodów w stanach ustalonych i nieustalonych z zastosowaniem programu NAP

    11. Modelowanie obwodów elektronicznych z wykorzystaniem PCSPICE

  2. Część druga zajęć trwa od ósmego tygodnia do końca semestru i polega na przygotowaniu i uruchomieniu 4 projektów dotyczących zagadnień obliczeniowych teorii obwodów, w tym 3 projektów w Matlabie (stanów ustalonych, stanów nieustalonych oraz zagadnień filtracji analogowej) i jednego projektu w języku symulacyjnym PCNAP lub PSPICE dotyczącego inżynierskich obwodów elektronicznych (np. układy prostownikowe, obwody stabilizatorów tranzystorowych, filtry aktywne na wzmacniaczach operacyjnych, układy nieliniowe itp.)
  3. Każdy student otrzymuje zbiór 4 projektów indywidualnych, które muszą być uruchomione do końca semestru. Przyjmuje się standardowy harmonogram uruchomienia projektu w ciągu 2 zajęć (4 godziny laboratoryjne na projekt).
  4. Wykonanie projektu polega na napisaniu odpowiedniego programu komputerowego i przeprowadzeniu badań zgodnie ze ,,scenariuszem projektu" zatwierdzonym przez nauczyciela wydającego temat projektu.
  5. Po wykonaniu każdego projektu student sporządza sprawozdanie według wzoru zamieszczonego w opisie ćwiczenia. Powinno być ono przedstawione do oceny na następnych zajęciach. Każdy tydzień opóźnienia w stosunku do harmonogramu oznacza obniżenie maksymalnej, możliwej do uzyskania oceny o jeden stopień.
  6. Do zaliczenia laboratorium konieczne jest wykonanie wszystkich 4 projektów (to znaczy napisać program w Matlabie lub PSPICE/PCNAP, wykonać program badan objętych projektem i dostarczyć sprawozdanie, zaakceptowane przez prowadzącego).
  7. Ocena z laboratorium jest wystawiana najpóźniej ostatniego dnia odpowiedniej sesji egzaminacyjnej. Poza wyjątkowymi przypadkami losowymi nie ma możliwości poprawiania oceny (także niedostatecznej) w późniejszym terminie.
  8. Ocena wystawiana jest na podstawie średniej ze wszystkich 4 projektów. Skala ocen standardowa: 3, 3.5, 4, 4.5, 5.

Regulamin w formie pliku doc

Informacje techniczne


Tydzień semestru

Plan zajęć

1-7

Wykłady połączone z praktyką obliczeń obwodowych przy wykorzystaniu Matlaba i języków symulacyjnych PCNAP/PSICE. Na zakończenie każdego wykładu studenci rozwiązują samodzielnie jedno z zadań umieszczonych w instrukcji.

8-9

Wykonanie pierwszego projektu

10-11

Wykonanie drugiego projektu

12-13

Wykonanie trzeciego projektu

14-15

Wykonanie czwartego (ostatniego) projektu połączone z zaliczeniem przedmiotu


Instrukcje do ćwiczeń

Ćwiczenia powstały na platformie Matlaba i zawierają wiele pokazowych aplikacji związanych tematycznie z danym ćwiczeniem.

Lista i program ćwiczeń

1. Wprowadzenie do programowania w Matlabie

Instrukcja - cw1_Matlab.doc

Pliki funkcyjne:

Wprowadzenie do systemu Matlab, generacja wektorów i macierzy, macierze ortogonalne, operacje macierzowe i tablicowe, operacje logiczne, funkcje matematyczne Matlaba, organizacja pętli, zapis i odczyt plików, tworzenie wykresów w Matlabie.

2. Badanie stanów ustalonych w obwodach RLC jednofazowych i trójfazowych przy wymuszeniu sinusoidalnym

Instrukcja - cw2_stany_ustalone.doc

Opis obwodów metodą oczkową i węzłową, tworzenie automatyczne opisu w postaci równania macierzowego, rozwiązanie równania i określenie wszystkich prądów, napięć, mocy elementów, tworzenie wykresów wektorowych obwodów przy użyciu Matlaba.

3. Rozkład na harmoniczne sygnałów niesinusoidalnych okresowych i obwody rezonansowe RLC przy wymuszeniu niesinusoidalnym

Instrukcja - cw3_Fourier.doc

Pliki funkcyjne:

Transformacja Fouriera (FFT), zastosowanie FFT do analizy harmonicznej sygnałów niesinusoidalnych, rekonstrukcja sygnałów na podstawie wyników FFT. Analiza obwodów RLC przy wymuszeniu niesinusoidalnych, charakterystyki częstotliwościowe obwodu szeregowego RLC przy wymuszeniu niesinusoidalnym.

4. Rozwiązywanie stanów nieustalonych w obwodach elektrycznych z użyciem Matlaba

Instrukcja - cw4_stany_nieustalone.doc

Pliki funkcyjne:

Przegląd algorytmów całowania numerycznego nieliniowych i liniowych równań stanu, testowanie algorytmów dla różnych sztywności równania różniczkowego. Opis obwodu za pomocą równań stanu. Rozwiązanie stanów nieustalonych w obwodach przy zastosowaniu algorytmów całkowania numerycznego do równań stanu.

5. Zastosowanie Simulinka w modelowaniu stanów nieustalonych w obwodach elektrycznych

Instrukcja - cw5_Simulink.doc

Pliki z modelami układów dla Matlab 7.3:

Pliki z modelami układów dla Matlab 5.3:

Tworzenie schematów blokowych dla obwodów w stanie nieustalonym w konwencji Simulinka, testowanie działania programu dla wybranych problemów testowych, rozwiązanie wybranych obwodów w stanie nieustalonym z zastosowaniem Simulinka.

6. Projektowanie i analiza częstotliwościowa filtrów analogowych

Instrukcja - cw6_filtry_analogowe.doc

Transformacje opisów układów dynamicznych, charakteryzacja obwodów w dziedzinie czasu (odpowiedź impulsowa) i częstotliwości. Badanie charakterystyk częstotliwościowych filtrów różnych rzędów. Projektowanie filtrów Butterwortha, Czebyszewa i eliptycznego o różnych wymaganiach. Badanie zachowania się tych filtrów w dziedzinie czasu i częstotliwości.

7. Projektowanie filtrów cyfrowych

Instrukcja - cw7_filtry_cyfrowe.doc

Projektowanie filtrów metodą prototypu analogowego (butter, cheby1, cheby2, ellip) i metodą bezpośrednią przy komendach on-line i z zastosowaniem narzędzia FDATool. Filtry dolnoprzepustowe, środkowoprzepustowe, górnoprzepustowe i śrdkowozaporowe. Obserwacja charakterystyk częstotliwościowych, położeń zer i biegunów oraz odpowiedzi impulsowych.

8. Analiza wrażliwościowa obwodów

Instrukcja - cw8_wrazliwosc.doc

Pojęcie różnych rodzajów wrażliwości obwodów. Niezmienniki wrażliwościowe. Obliczanie wrażliwości metodą przyrostową i obwodu dołączonego. Zastosowanie obu metod do analizy wrażliwościowej obwodów liniowych. Badanie niezmienników wrażliwości w obwodach liniowych.

9. Rozwiązywanie obwodów nieliniowych i projektowanie optymalizacyjne obwodów

Instrukcja - cw9_optymalizacja_obwodow.doc

Pliki funkcyjne:

Procedury do rozwiązywania równań nieliniowych i procedury optymalizacyjne w Matlabie. Rozwiązanie przykładowych obwodów nieliniowych. Projektowanie optymalizacyjne wybranych filtrów analogowych o zadanej strukturze obwodowej.

10. Rozwiązywanie obwodów w stanach ustalonych i nieustalonych z zastosowaniem programu NAP

Instrukcja - cw10_PCNAP.doc

Pliki z przykładami analizy obwodów:

Definiowanie struktury obwodowej i funkcji nieliniowych w NAP. Zadawanie komend analizy w NAP. Analiza obwodów w stanie nieustalonym (TR), ustalonym przy wymuszeniu sinusoidalnym (AC), analiza obwodów nieliniowych (DC). Analiza układów elektronicznych z zastosowaniem NAP.

11. Modelowanie obwodów elektronicznych z wykorzystaniem PCSPICE

Instrukcja - cw11_PSpice.doc

Plik z przykładami:

Wprowadzenie do języka symulacyjnego PCSPICE, Zadawanie struktury obwodu, modele elementów elektronicznych, komendy symulacji w dziedzinie czasu i częstotliwości, przykłady analizy obwodów elektronicznych.


Materiały zostały opracowane w ramach realizacji Programu Rozwojowego Politechniki Warszawskiej.

http://prpw.iem.pw.edu.pl/images/KAPITAL_LUDZKI.gif http://prpw.iem.pw.edu.pl/images/EU+EFS_P-kolor.gif

http://www.pr.pw.edu.pl/ jest projektem współfinansowanym przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu społecznego (działanie 4.1.1 Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki) i ma na celu poprawę jakości kształcenia oraz dostosowanie oferty dydaktycznej Politechniki Warszawskiej do potrzeb rynku pracy. Będzie on realizowany przez Uczelnię w latach 2008-2015.


2015-09-23 06:44