Комплект виртуальных приборов National Instruments для схемотехнического моделирования аналоговых динамических объектов

С целью исключения возможного влияния на приёмный тракт (дипольная антенна - анализатор спектра HMS3000) источников радиочастотных сигналов в среде, расположенной внутри и вне учебного корпуса, приёмная антенна размещалась внутри камеры. Излучающий тракт (передающая антенна -генератор сигналов НМ8134-3) размещался в непосредственной близости от камеры. Измерения проводились на частоте 139,130 МГц.

Из полученных результатов следует, что внесение экрана из алюминиевой фольги толщиной 0,1 мм обеспечивает ослабление сигнала на уровне ~6 дБ, что явно недостаточно для организации эффективной защиты от радиоизлучений. Использование стальной сетки толщиной 1 мм обеспечивает защиту на уровне 41 дБ.

Заключение

Созданная камера соответствует поставленной цели - разработке малогабаритной лабораторной камеры для исследования средств защиты от акустических и электромагнитных излучений. Обеспечиваемый уровень ослабления акустического сигнала (50 дБ) и радиочастотного сигнала (41 дБ) позволяют использовать камеру в учебном процессе и ряде научных исследований.

Список использованной литературы: 1. Шарапов Р.В., Соловьев Л.П., Булкин В.В. Существование человека в рамках техносферы / Машиностроение и безопасность жизнедеятельности. -Муром: ИПЦ МИ ВлГУ, 2012, №1. -С.31-39.

© Бадин А. А., Завьялов А. О., 2016

УДК 62

Бадыштова К.Д., Грабовый К.Д., Щербань И.В.

Северо-Кавказский филиал Московского технического университета связи и информатики,

г.Ростов-на-Дону, Россия

КОМПЛЕКТ ВИРТУАЛЬНЫХ ПРИБОРОВ NATIONAL INSTRUMENTS ДЛЯ СХЕМОТЕХНИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ АНАЛОГОВЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

Аннотация

В среде графического программирования LabView National Instruments реализована совокупность виртуальных приборов (ВП), позволяющих проводить схемотехническое моделирование и исследование аналоговых динамических объектов (систем). Предполагается, что структурные операторные схемы и вид передаточных функций объекта априорно известны.

Ключевые слова:

техническая система (объект), динамические характеристики, программные и аппаратные средства National

Instruments.

UDC 62

Badyshtova K.D., Grabovy K.D., Shcherban I.V.,

The North Caucasian Branch of the Moscow Technical University of Communications and Informatics, Rostov-on-Don, Russia

SETS OF VI FOR SIMULATIONS OF A ANALOG DYNAMIC OBJECTS IMPLEMENTED BY MEANS OF NATIONAL INSTRUMENTS TOOLS

The sets of VI for simulations of the analog dynamic objects has been developed by means of a system-

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №6/2016 ISSN 2410-700Х_

design platform and development environment for a visual programming language from National Instruments (NI) LabVIEW. Modeling of a dynamic objects is carried out with the help of NI hardware. It is assumed that the structural operator scheme and the type of the transfer functions of the objects are known a priori.

Key words:

technical system (object), dynamic characteristics, the National Instruments software and hardware.

Вследствие непрерывного усложнения технических объектов вопросы автоматизации их схемотехнического моделирования являются актуальными. При этом известно, что аппаратные и программные средства National Instruments (NI) позволяют эффективно и просто создавать оптимальные гибкие практические приложения для реализации вышеназванных целей с использованием персональных ЭВМ (ПЭВМ). Одна из возможных обобщенных структурных схем испытаний динамического объекта в реальном времени при этом представлена на рисунке 1 [1].

Рисунок 1 - Структурная схема аппаратной части NI для испытаний объекта

Для подключения к ПЭВМ исследуемого аналогового, в общем случае, объекта, или его исполнительных модулей, или измерительных датчиков, могут использоваться набор аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей NI, или устройства для сбора динамических сигналов DSA (Dynamic Signal Analyzer) NI, или же другие системы, синтезированные на платформе PXI (PCI eXtensions for Instrumentation), например, PCI-4451, PXI-4461 [1]. Стандартные драйверы NI-DAQmx системы сбора данных DAQ (Data Acquisition) включены в состав среды графического программирования LabView (LV) NI.

В программной среде LV, как известно, можно достаточно просто создавать высокоэффективные и гибкие приложения для схемотехнического моделирования и исследования технических объектов - так называемые виртуальные приборы (ВП). Для этого LV включает набор различных библиотек стандартных ВП, функций и подпрограмм, позволяющих организовать взаимодействие всех элементов аппаратной части комплекса (рисунок 1), сформировать тестовые сигналы и проанализировать реакцию на них объекта, автоматизировать процессы обработки измерений в целом. Также имеется большой перечень библиотек для формирования отчетов, для регистрации результатов исследований в требуемой форме.

В простых случаях схемотехнического моделирования объектов вполне может быть достаточным воспользоваться лишь стандартным набором библиотек LV. Но, следует отметить, что даже простые задачи применения аппаратных и программных средств NI часто могут вызывать затруднения в их решении у неподготовленных пользователей. С целью исключения подобных затруднений неподготовленных пользователей разработан ряд ВП, позволяющих автоматизировать вопросы схемотехнического моделирования и анализа динамических объектов. ВП разработаны так, что специальная подготовка

пользователей к работе в LabView не требуется, а достаточным является знание лишь общих правил работы на ПЭВМ.

В зависимости от полноты решаемой задачи при моделировании аналогового объекта предполагается полное или частичное подключение элементов аппаратной части согласно рисунку 1. Тогда комплекс разработанных ВП позволяет выполнять следующие специальные задачи исследования объектов в целом, или динамических звеньев технических систем в отдельности:

- калибровку и настройку оборудования, приведение сигналов к инженерным единицам измерений, калибровку измерительного канала и согласование сигналов;

- задание требуемых тестовых сигналов из заданного перечня;

- формирование моделей динамических объектов посредством задания типовых структурных операторных схем, расчет передаточных функций звеньев динамических схем;

- схемотехническое моделирование динамических объектов при различных тестовых воздействиях;

- измерение динамических характеристик реальных объектов (динамических звеньев), в том числе, в реальном времени (Real Time);

- анализ временных и частотных характеристик объектов (динамических звеньев), частотный анализ и фильтрация, анализ переходных процессов, анализ искажений;

- сохранение данных для анализа, составление отчетов испытаний, отображение результатов в удобном виде, в том числе в формате таблиц Excel, преобразование файлов выходных данных в универсальный формат UFF58.

При схемотехническом моделировании пользователю необходимо подобрать ВП из возможного перечня таким образом, чтобы структурная операторная схема ВП [2] соответствовала исследуемому объекту (системе). Передаточные функции динамических звеньев операторной схемы объекта могут быть заданы пользователем или же определены в ходе имитационного моделирования.

Виртуальные приборы разработаны таким образом, чтобы максимально исключить человеческий фактор при испытаниях и при обработке данных. Интерфейс виртуальных приборов реализован на сменных экранных страницах, что позволяет одновременно исследовать несколько режимов функционирования, а также управлять обработкой данных, отображать на экране большой объем информации. ВП позволяют получать частотные характеристики объектов, переходные и импульсные переходные характеристики. Тестовые сигналы выбираются из перечня: импульсные, ступенчатые, линейно и квадратично возрастающие сигналы с регулируемыми параметрами.

Примеры реализованных ВП показаны на рисунках 1.1,1.2. Пример блока диаграммы ВП, формируемого в ходе выбора пользователем структуры операторной схемы объекта и задания передаточных функций ее звеньев показан на рисунке 2.

Рисунки 1.1, 1.2 - Лицевые панели синтезированных ВП

Рисунок 2 - Блок диаграммы ВП, формируемого в ходе выбора пользователем структуры операторной

схемы и задания п.ф. ее звеньев

Для каждого из приборов имеется набор виртуальных дисплеев, где реализована возможность оперативного изменения в ходе работы параметров объекта - коэффициентов усилителей, корректирующих звеньев, предшествующих фильтров и т.п.

Также к достоинствам разработанных ВП следует отнести:

- возможность документирования результатов расчетов, сохранения результатов в отдельные файлы данных для последующего использования в других программных средствах, например, в MathCad, MatLab, или им подобных;

- возможность интеграции ВП с различными технически ориентированными средами разработки;

- возможность запуска ВП под управлением любых операционных систем разрядности 32 или 64. Для корректной работы синтезированного набора ВП под управлением операционных систем семейства Windows необходимо дополнительно устанавливать дистрибутивы .NETFramework 4.5+ и LabVIEW RuntimeEngine.

Список использованной литературы:

1. Тревис Д. LabVIEW для всех / Д. Тревис. Пер. с англ. Н.А. Клушин. - М.: ДМК-Пресс, 2005.

2. Дорф Р. Современные системы управления / Р. Дорф, Р. Бишоп. Пер. с англ. Б.И. Копылова. - М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2002.

© Бадыштова К.Д., Грабовый К.Д., Щербань И.В., 2016

УДК 378.1

Бородина Светлана Анатольевна

старший преподаватель СамГТУ г. Самара, РФ Голованов Павел Александрович старший преподаватель СамГТУ г. Самара, РФ Тупоносова Елена Павловна старший преподаватель СамГТУ г. Самара, РФ E-mail: alenushka1982@inbox.ru

ПОЗИЦИИ МГУ В АКАДЕМИЧЕСКОМ РЕЙТИНГЕ УНИВЕРСИТЕТОВ МИРА

Аннотация

Рассматриваются вопросы международных рейтингов вузов. Проанализирован международный