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; Uз – задающее напряжение; ε – сигнал рассогласования (ошибка в системе); Uя – управляющее напряжение в цепи якоря электродвигателя постоянного тока; Мн – 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, Кf – 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 Wkз1 (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 Wkз2 (s) при базовом значении параметра Т 1, взятом из таблицы 2, а также при значениях параметра Т 1 больших и меньших базового. Определить по ним прямые показатели качества и установившиеся значения. Выявить влияние параметра Т 1 на статические и динамические характеристики корректируемой САУ.

г) Построить графики переходных процессов в САУ (рисунок 3) с параллельным корректирующим звеном Wkз3 (s) при базовом значении параметра Кос, взятом из таблицы 2, а также при значениях параметра Кос больших и меньших базового. Определить по ним прямые показатели качества и установившиеся значения. Выявить влияние параметра Кос на статические и динамические характеристики корректируемой САУ.

д) Построить графики переходных процессов в САУ (рисунок 3) с параллельным корректирующим звеном Wkз4 (s) при базовом значении параметра Т 2, взятом из таблицы 2, а также при значениях параметра Т 2 больших и меньших базового. Определить по ним прямые показатели качества и установившиеся значения. Выявить влияние параметра Т 2 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
  0.8   0.5   0.3
  0.5   0.3   0.2
  0.7   0.2   0.1
  0.6   0.4   0.5
  0.4   0.5   0.6
  0.9   0.3   0.3
  0.8   0.2   0.4
  0.5   0.4   0.5
  0.7   0.5   0.4
  0.4   0.3   0.7
  0.6   0.2   0.2
  0.3   0.4   0.3
  0.4   0.5   0.4
  0.8   0.3   0.2
  0.2   0.2   0.3
  0.9   0.4   0.2
      0.5   0.1
      0.3   0.5
      0.2   0.6
      0.4   0.3
  0.9   0.5   0.2
  0.7   0.3   0.1
      0.2   0.5
      0.4   0.6
  0.5   0.5   0.3

 

 

Таблица 2 – Значения параметров корректирующих звеньев

  № вар.   К     К1   Т1   Кос   К2   Т2
    0.3 0.3 0.5   0.3
    0.4 0.2 0.4   0.2
    0.5 0.1 0.3   0.1
    0.6 0.4 0.6   0.4
    0.7 0.5 0.5   0.5
    0.8 0.2 0.7   0.2
    0.9 0.3 0.9   0.3
    0.3 0.5 0.6   0.5
    0.4 0.7 0.3   0.7
    0.5 0.1 0.1   0.1
    0.6 0.05 0.8   0.05
    0.7 0.07 0.5   0.07
    0.8 0.09 0.3   0.09
    0.9 0.08 0.2   0.08
    0.3 0.1 0.4   0.1
    0.4 0.3 0.6   0.3
    0.5 0.4 0.7   0.4
    0.6 0.2 0.2   0.2
    0.7 0.1 0.1   0.1
    0.8 0.5 0.5   0.5
    0.9 0.2 0.4   0.2
    0.8 0.3 0.3   0.3
    0.7 0.5 0.7   0.5
    0.6 0.1 0.3   0.1
    0.5 0.2 0.4   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?

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-07-22 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: