Introducción al Laboratorio de Sistemas Continuos

Características de la práctica

Duración

Dos horas aproximadamente

Requisitos previos

Para realizar adecuadamente esta práctica es conveniente:

• Conocer los principios básicos de manejo de un osciloscopio. Puede ayudar la siguiente información Introducción al manejo del osciloscopio
• Conocer las características de los equipos de prácticas. En la página Introducción al los módulos de prácticas puedes encontrar una descripción resumida.
• Haber estudiado la dinámica de sistemas de primer y segundo orden.

Desarrollo de la práctica

Ejercicio 1. Respuesta al escalón de sistemas de primer y segundo orden

Montaje

Insertar en la base de conexiones la fuente de alimentación y un módulo (sistema de primer o de segundo orden). Conectar mediante uno de los cables suministrados la salida de la fuente de alimentación a la entrada del sistema. Para realizar las medidas con el osciloscopio, conectar el cocodrilo de la masa del osciloscopio en las bornas de masa de la base de conexión, o en las de la fuente de alimentación (todas están unidas internamente). Los capuchones de las sondas deberán conectarse a la entrada y a la salida del sistema respectivamente.

Objetivos

El alumno deberá realizar las siguientes tareas:

• Para los sistemas de primer y segundo orden:

$G(s) = \frac{K}{1+Ts}$ $G(s) = \frac{K \omega^2_n}{s^2+2\xi\omega_n s + \omega^2_n}$

• Visualizar en el osciloscopio la entrada aplicada y la respuesta ante un escalón (puede hacerse empleando una señal cuadrada de frecuencia baja). Registrar en un gráfico cuadriculado, de forma aproximada, la respuesta experimental obtenida midiendo mediante el osciloscopio. Puede utilizarse si se quiere la plantilla adjunta:

• Identificar el sistema contrastando los parámetros típicos de la respuesta teórica (K, T, t_p, M_p, etc., ver figuras adjuntas) con las de la respuesta experimental y obtener de forma aproximada la función de transferencia G(s) del sistema.

Identificación de un sistema de primer orden a partir de la respuesta al escalón

Identificación de un sistema de segundo orden a partir de la respuesta al escalón

• A partir de la G(s) experimental obtenida en el punto anterior, simular en Matlab, utilizando la función lsim(), la respuesta del sistema ante la misma entrada. Cotejar la respuesta simulada con la respuesta real.

Ejercicio 2. Respuesta ante una señal senoidal

Montaje

Manteniendo el mismo montaje anterior, conmutar el selector de forma de onda en la fuente de alimentación a señales senoidales.

Objetivos

El objetivo de este ejercicio es introducir al alumno de forma descriptiva el concepto de respuesta frecuencial. Para el mismo sistema de primer orden, el alumno deberá realizar las siguientes tareas:

• Introducir una señal senoidal en el sistema. Visualizar la entrada y la salida. Medir de forma aproximada la amplitud de entrada A_u y la amplitud de salida A_y. Medir de forma aproximada el desfase en grados φ_y − φ_u entre ambas senoides.
• Variar la frecuencia de la señal senoidal y repetir las medidas. ¿Qué ocurre con la relación entre las amplitudes $\frac{A_y}{A_u}$? ¿Qué ocurre con el desfase φ_y − φ_u?
• Dar una explicación a lo observado.
• Repetir con un sistema de segundo orden.

Material de consulta

• Introducción al manejo del osciloscopio
• Introducción al los módulos de prácticas