ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ

     

Для выполнения программы теоретических исследований отводится три академических часа.

В лабораторной работе исследуются характеристики САУ скорости вращения двигателя постоянного тока при использовании различных принципов коррекции этой системы [1].

Функциональная схема исходной (нескорректированной) системы представлена на рисунке 1.

 

Рисунок 1 – Функциональная схема САУ скорости вращения двигателя постоянного тока

 

На рисунке 1 Д – двигатель постоянного тока (объект управления); ЭМУ - электромагнитный усилитель; ТГ – тахогенератор; U_з – задающее напряжение; ε – сигнал рассогласования (ошибка в системе); U_я – управляющее напряжение в цепи якоря электродвигателя постоянного тока; М_н – момент нагрузки на валу двигателя (возмущающее воздействие); ω – угловая скорость вращения вала двигателя (регулируемая координата); U_т – напряжение тахогенератора.

Математическое описание системы, представленной на рисунке 1, задается системой уравнений (1).

 

 

                                                    (1)

 

 

где Тд, Тэ – постоянные времени электродвигателя постоянного тока и электромагнитного

                усилителя соответственно;

  Кд, К f – коэффициенты усиления (передачи) электродвигателя по управлению и

                возмущению соответственно;

   Кэ, Ктг – коэффициенты передачи электромагнитного усилителя и тахогенератора

                     соответственно.

 

В целях улучшения статических и динамических характеристик исследуемой системы в ее состав вводится последовательное (рисунок 2) и параллельное (рисунок 3) корректирующее звено (КЗ).

 

 

 

Рисунок 2 – Функциональная схема САУ скорости вращения двигателя постоянного тока с последовательным корректирующим устройством

 

 

 

Рисунок 3 – Функциональная схема САУ скорости вращения двигателя постоянного тока с параллельным корректирующим устройством

 

В данной работе предлагается исследовать влияние корректирующих звеньев с передаточными функциями вида:

 

- для последовательной коррекции  ,  ;           (2)

 

- для параллельной коррекции  ,  .             (3)

 

Программа теоретических исследований:

а) Изучить основные задачи и способы коррекции САУ.

б) По уравнениям (1) получить передаточные функции элементов системы, представленной на рисунке 1 и построить ее структурную схему.

в) Рассчитать установившиеся значения переходных функций нескорректированной системы по задающему воздействию для заданного варианта. Численные значения параметров системы приведены в таблице 1.

г) Выполнить анализ устойчивости нескорректированной САУ.

д) Выполнить анализ устойчивости САУ (рисунок 2) с последовательными корректирующими звеньями (2). Численные значения параметров корректирующих звеньев (2) приведены в таблице 2.

е) Выполнить анализ устойчивости САУ (рисунок 3) с параллельными корректирующими звеньями (3). Численные значения параметров корректирующих звеньев (3) приведены в таблице 2.

 ж) Рассчитать установившиеся значения переходных функций системы по задающему воздействию с корректирующими звеньями вида (2) и (3) для заданного варианта численных значений параметров.

Пункты б), в), г), д), е) и ж) теоретической части работы необходимо выполнить в форме предварительного отчета по лабораторной работе.

 

5. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

 

Для выполнения экспериментальных исследований и защиты лабораторной работы отводится три академических часа.

Программа экспериментальных исследований: 

а) Построить единичную переходную функцию нескорректированной САУ (рисунок 1) по управлению. По построенному графику определить прямые показатели качества и установившееся значение переходного процесса. Сравнить полученное установившееся значение с расчитанным теоретически.

Процессы в исследуемой САУ можно построить, например, с помощью подсистемы Simulink пакета MATLAB. Для этого командой MATLAB File/New/Model необходимо создать новый файл модели, после чего в окне модели сформировать схему модели (рисунок 4). Для формирования модели использовать следующие элементы библиотек блоков Simulink:

- в библиотеке Continuous (аналоговые блоки) – блок передаточной функции Transfer Fcn (в параметре Numerator ввести коэффициенты полинома числителя передаточной функции звена САУ в порядке убывания степени аргумента; в параметре Denominator ввести коэффициенты полинома знаменателя передаточной функции звена САУ в порядке убывания степени аргумента);

- в библиотеке Sources (источники сигнала) – блок источника постоянного сигнала Constant, которым задается входное возмущающее воздействие, соответствующее единичному скачку 1(t) (параметр Constant value задается равным единице);

- в библиотеке Sinks – осциллограф Scope для построения графиков переходных процессов.

- в библиотеке Math – блок сумматора Sum (для главного сумматора в настройке List of signs второй знак “+“ изменить на “-”);

При необходимости файл модели сохраняется.

Перед построением переходного процесса необходимо предварительно задать параметры расчета посредством меню Simulation/ Simulation parameters окна модели. Для этого в пункте меню Solver (расчет) в разделе Simulation time (время моделирования) задается начальное (Start time) и конечное (Stop time) значение времени расчета. Начальное время задается равным нулю, а конечное время выбирается, исходя из условий решаемой задачи. Запуск задачи на выполнение осуществляется пунктом меню Start.

  

 

 

           Рисунок 4 – Пример схемы исследуемой САУ в окне модели Simulink

 

 

б) Построить графики переходных процессов в САУ (рисунок 2) с последовательным корректирующим звеном W_{k з1}(s) при базовом значении параметра К, взятом из таблицы 2, а также при значениях параметра К больших и меньших базового. Определить по ним прямые показатели качества и установившиеся значения. Выявить влияние параметра К на статические и динамические характеристики корректируемой САУ.

в) Построить графики переходных процессов в САУ (рисунок 2) с последовательным корректирующим звеном W_{k з2}(s) при базовом значении параметра Т₁, взятом из таблицы 2, а также при значениях параметра Т₁ больших и меньших базового. Определить по ним прямые показатели качества и установившиеся значения. Выявить влияние параметра Т₁ на статические и динамические характеристики корректируемой САУ.

г) Построить графики переходных процессов в САУ (рисунок 3) с параллельным корректирующим звеном W_{k з3}(s) при базовом значении параметра К_ос, взятом из таблицы 2, а также при значениях параметра К_ос больших и меньших базового. Определить по ним прямые показатели качества и установившиеся значения. Выявить влияние параметра К_ос на статические и динамические характеристики корректируемой САУ.

д) Построить графики переходных процессов в САУ (рисунок 3) с параллельным корректирующим звеном W_{k з4}(s) при базовом значении параметра Т₂, взятом из таблицы 2, а также при значениях параметра Т₂ больших и меньших базового. Определить по ним прямые показатели качества и установившиеся значения. Выявить влияние параметра Т₂ на статические и динамические характеристики корректируемой САУ.

  Процессы в исследуемой САУ, построенные на экране монитора, распечатываются или зарисовываются и включаются в отчет по лабораторной работе.

 

 

Таблица 1 – Значения параметров нескорректированной системы

№ вар.	Ктг	Кд	Тд	Кэ	Тэ
1	0.8	2	0.5	5	0.3
2	0.5	3	0.3	7	0.2
3	0.7	5	0.2	10	0.1
4	0.6	7	0.4	6	0.5
5	0.4	9	0.5	4	0.6
6	0.9	12	0.3	6	0.3
7	0.8	15	0.2	5	0.4
8	0.5	11	0.4	3	0.5
9	0.7	7	0.5	8	0.4
10	0.4	9	0.3	4	0.7
11	0.6	3	0.2	3	0.2
12	0.3	4	0.4	7	0.3
13	0.4	6	0.5	8	0.4
14	0.8	2	0.3	5	0.2
15	0.2	8	0.2	9	0.3
16	0.9	6	0.4	6	0.2
17	4	11	0.5	11	0.1
18	7	18	0.3	10	0.5
19	9	21	0.2	7	0.6
20	5	11	0.4	4	0.3
21	0.9	14	0.5	3	0.2
22	0.7	16	0.3	9	0.1
23	3	9	0.2	15	0.5
24	1	7	0.4	11	0.6
25	0.5	5	0.5	12	0.3

 

 

Таблица 2 – Значения параметров корректирующих звеньев

№ вар.	К	К1	Т1	Кос	К2	Т2
1	5	0.3	0.3	0.5	7	0.3
2	6	0.4	0.2	0.4	9	0.2
3	7	0.5	0.1	0.3	5	0.1
4	8	0.6	0.4	0.6	15	0.4
5	9	0.7	0.5	0.5	12	0.5
6	10	0.8	0.2	0.7	11	0.2
7	11	0.9	0.3	0.9	6	0.3
8	12	0.3	0.5	0.6	8	0.5
9	13	0.4	0.7	0.3	3	0.7
10	14	0.5	0.1	0.1	9	0.1
11	15	0.6	0.05	0.8	5	0.05
12	16	0.7	0.07	0.5	7	0.07
13	17	0.8	0.09	0.3	1	0.09
14	18	0.9	0.08	0.2	3	0.08
15	19	0.3	0.1	0.4	9	0.1
16	20	0.4	0.3	0.6	6	0.3
17	21	0.5	0.4	0.7	3	0.4
18	22	0.6	0.2	0.2	4	0.2
19	23	0.7	0.1	0.1	17	0.1
20	24	0.8	0.5	0.5	12	0.5
21	25	0.9	0.2	0.4	18	0.2
22	26	0.8	0.3	0.3	15	0.3
23	27	0.7	0.5	0.7	11	0.5
24	28	0.6	0.1	0.3	1	0.1
25	29	0.5	0.2	0.4	2	0.2

 

 

6. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА О ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНОЙ

РАБОТЫ

 

Отчет должен содержать:

а) Цель работы.

б) Предмет исследования.

а) Аналитическое исследование системы.

б) Графики исследуемых процессов.

в) Развернутые комментарии к полученным графикам.

г) Краткие выводы.

Отчет по лабораторной работе должен быть выполнен в соответствии с требованиями ДСТУ.

 

1. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Каково назначение корректирующих устройств?

2. С помощью каких корректирующих звеньев можно решать задачи стабилизации и точности системы регулирования?

3. Как сделать систему астатической по возмущению (управлению)?

4. Как повысить быстродействие системы?

5. Что такое жесткая, гибкая, положительная, отрица­тельная, идеальная, реальная обратные связи?

б. Чем определяется вид и место включения корректиру­ющего устройства?

7. Закон регулирования.

8. Какие вида законов регулирования вы знаете?

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1. Воронов А.А. Основы теории автоматического управления/ А.А.Воронов. – М.: Энергия, 1965. - Кн.1. – 396с.

2. Бесекерский В.А. Теория систем автоматического регулирования/ В.А. Бесекерский, Е.П.Попов. – М.: Наука, 1972. – 768с.

---

Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 149; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!