Методические указания к лабораторным работам по дисциплине "электромеханические системы" (стр. 2 из 7)

7. С помощью задающего потенциометра R_Д установить максимальное значение напряжения на выходе усилителя U_У = 20 В, соответствующее максимальному значению регулируемой скорости двигателя ω_max. Рассчитать значение ω_max и определить ее экспериментально, используя измерительные приборы. Эксперименты проводить для двух заданных значений k_У.

8. Подключить к дополнительным клеммам тахогенератора осциллограф и по кривой переходного процесса, наблюдаемого на экране осциллографа, определить время регулирования t_р и максимальное перерегулирование σ_max% исследуемой системы, при ступенчатом изменении задающего напряжения ΔU_З (тумблером К1) .

9. При значении U_У = 20 В включить муфту тумблером К2 и установить потенциометром "МОМЕНТ СОПРОТИВЛЕНИЯ" ток якоря двигателя I_Я = 1.5 А. Включая и выключая муфту (К2) зарисовать переходный процесс ω(t) с экрана осциллографа при сбросе и набросе нагрузки, определив при этом значение установившейся ошибки Δω_р от возмущающего воздействия:

, а U_У - напряжение на выходе УПТ на холостом ходу двигателя, U_ТГс - напряжение тахогенератора при I_Я = 1.5 А. Подключив вольтметр к выходу элемента сравнения и измерив ΔU, определить суммарную ошибку системы регулирования скорости .

10. С помощью задающего потенциометра R_Д установить минимальное значение напряжения на выходе усилителя U_У = 5 В, соответствующее минимальному значению регулируемой скорости двигателя ω_min и при данном значении скорости повторить эксперименты по пп. 8 и 9.

11. Рассчитать параметры ГОС и включить ее вместо ПКЦ.

12. Повторить все эксперименты исследования системы регулирования скорости в соответствии с пп. 7–10.

Оформление отчета

Результаты выполненной работы должны быть представлены в виде отчета, содержащего:

1. Структурную схему системы регулирования скорости.

2. Принципиальную схему макета установки.

3. Расчет параметров корректирующих цепей (ПКЦ и ГОС).

4. Расчет установившихся ошибок по возмущающему воздействию в процентах к естественному перепаду скорости двигателя Δω_с и в процентах к регулируемому значению скорости вращения двигателя в соответствии с (1.2) относительно ω_max и ω_min.

5. Результаты моделирования систем с ПКЦ и ГОС (приводятся при машинном расчете системы), т. е. зависимость ω(t) для управляющего и возмущающего воздействий.

6. Результаты экспериментального исследования систем регулирования с ПКЦ и ГОС при задании ω_max и ω_min.

7. По данным экспериментов для всех случаев необходимо определить t_р, σ_max%, а также значения установившихся ошибок от возмущающего воздействия Δω_р и суммарную ошибку регулирования Δω: их абсолютные значения, а также в процентах к естественному перепаду скорости двигателя Δω_с и значениям регулируемых скоростей ω_max и ω_min в процентах.

8. Сравнение по всем вариантам исследования расчетных и экспериментальных данных, для чего полученные результаты необходимо представить в виде сводной таблицы.

Показатель качества системы регулирования	Система с ПКЦ			Система с ГОС
	Расчет или моделирование	Обработка данных эксперимента		Расчет или моделирование	Обработка данных эксперимента
		ω0 = ωmax	ω0 = ωmin		ω0 = ωmax	ω0 = ωmin
Δωр, рад/с
Δωр/Δωс, %
Δωр/ω0, %
Δр, %	Расчет по формуле (1.2) при заданных параметрах
tр, c
σmах %

9. Выводы по работе.

Лабораторная работа № 2

СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ

ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

С ПОДЧИНЕННЫМ ТОКОВЫМ КОНТУРОМ

Целью работы являются:

1. Изучение принципов построения и практической реализации систем подчиненного регулирования.

2. Овладение навыками расчета и настройки регуляторов системы подчиненного регулирования.

3. Расчет и практическое определение статических и динамических характеристик системы регулирования скорости при различных видах настройки регуляторов.

4. Сравнение полученных результатов и их сопоставление с аналогичными результатами исследования одноконтурной системы регулирования скорости (работа № 1).

Общие указания

Построение систем по принципу подчиненного регулирования представляет собой один из способов реализации систем автоматического управления с высокими статическими и динамическими характеристиками. Системы, построенные по многоконтурному варианту – принципу подчиненного регулирования, обладают существенными достоинствами. Идеи построения систем по принципу подчиненного регулирования возникли и успешно применяются при автоматизации электроприводов главным образом постоянного тока. Однако эти идеи с успехом могут быть использованы для решения задач синтеза и других систем управления. Сущность данного подхода заключается в том, что в системе помимо основной регулируемой величины рассматриваются и другие (промежуточные) координаты, определяющие состояние системы, а затем образуются контуры регулирования всех выделенных величин. Таким образом, получают многоконтурную систему, в которой контуры как бы вложены последовательно от внутреннего контура к внешнему – контуру регулирования основной физической величины. При таком подходе используется как бы метод последовательной коррекции в сочетании с корректирующими обратными связями. Каждый контур, начиная с внутреннего, настраивается таким образом, чтобы разомкнутый контур представлял собой реальную однократно интегрирующую систему. Реальность состоит в том, что реализовать идеальную интегрирующую систему не представляется возможным, поскольку в каждом контуре помимо больших постоянных времени объекта, подлежащих компенсации, содержатся одна или несколько малых, не компенсируемых постоянных времени (усилителей, преобразователей, фильтров).

Настройка регулятора обеспечивает реализацию контура как системы второго порядка с одним интегрирующим и одним инерционным звеньями, постоянная времени которого есть некомпенсируемая малая постоянная или сумма всех малых постоянных данного контура. Малая постоянная времени замкнутого внутреннего контура обычно является некомпенсируемой малой постоянной времени последующего внешнего контура, а если в этом контуре есть еще и свои малые постоянные времени (например, фильтров), то его малая постоянная времени снова образуется как сумма всех малых постоянных. В лабораторной работе рассматривается система регулирования скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения с подчиненным токовым контуром, структурная схема которой представлена на рис. 2.1. Данная структура включает следующие элементы: Ф - фильтр, предназначенный для сглаживания коллекторных пульсаций тахогенератора; РС - регулятор скорости; РТ - регулятор тока; У - усилитель мощности; Д - двигатель постоянного тока (пунктиром показана внутренняя обратная связь по ЭДС); ДТ - датчик тока; ДС - датчик скорости.

В результате структурных преобразований избавляемся от перекрещивающихся связей и получаем структуру, представленную на рис. 2.2, включающую все ранее перечисленные элементы с указанием передаточных функций:

; ?, ? - требуется определить в результате расчета; ; k_т - коэффициент передачи обратной связи по току; k_с - коэффициент передачи обратной связи по скорости.

Передаточная функция двигателя в результате преобразований представлена в виде двух звеньев W_Д1(s) в контуре тока и W_Д2(s) в контуре скорости:

для случая, неучитывающего влияния внутренней обратной связи по ЭДС, т. е. при T_ЭМ>>T_Я, или с учетом влияния обратной связи по ЭДС; , , , R_Ш - сопротивление обратной связи по току.