Методические указания к лабораторным работам по дисциплине "электромеханические системы" (стр. 7 из 7)
Таким образом, малая постоянная времени контура положения есть
, и тогда передаточная функция разомкнутого контура положения 
.Из структуры (рис. 4.2) видно, что
. (4.6)Из (4.6) выразим WРП(s)
. (4.7)После подстановки в (4.7) значений всех передаточных функций получим передаточную функцию регулятора положения
, (4.8)где
- коэффициент передачи регулятора положения.Анализ выражений передаточных функций регуляторов тока (4.1), ЭДС (4.5) и положения (4.8) показывает, что настройка регулятора тока зависит от задаваемого коэффициента передачи усилителя kУ, настройка регулятора ЭДС не зависит от kУ и параметров ОУ, а настройка регулятора положения определяется параметрами объекта и коэффициентом передачи пропеллера kп. Учитывая, что вблизи горизонтального положения платформы (α0 = 90°) коэффициент передачи пропеллера kп меняется незначительно, рекомендуется применять усредненное постоянное значение kп, полученное в ходе исследования механического объекта [2].
Таким образом, для реализации трехконтурной системы регулирования и последующего ее исследования необходимо рассчитать и настроить регуляторы контуров в соответствии с заданием, в котором указывается значение коэффициента передачи усилителя kУ и рабочая точка α = α0, для которой ранее были получены параметры ОУ: kОУ, TОУ и ζ.
В соответствии со схемами регуляторов, представленных на лицевой панели макета, и выражениями передаточных функций (4.1) и (4.8) расчет настраиваемых параметров производится следующим образом. Для регулятора тока (4.1) имеем
откуда при известном значении Rт. о. с, указанном на лицевой панели, определяем Rт, соответствующее заданному kУ:
[кОм].Поскольку постоянная времени регулятора, равная ТЯ, не изменяется, значения сопротивления
и емкости Ст выбраны в соответствии с 
с.Для регулятора положения (4.8) имеем
,где
- при принятых допущениях величина постоянная.В соответствии со схемой регулятора положения имеем
, откуда 
.Значения R1 и R2 определяются следующими соотношениями:
.Значение сопротивления R4 выбрано в соответствии с выражением
.Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с установкой, расположением и назначением элементов и органов управления.
2. Рассчитать предложенный вариант или варианты, заданные преподавателем. Задаются структура системы регулирования (вариант 1 или 2), коэффициент усиления УПТ kУ, рабочая точка α0, положение противовеса, как правило, тех же значений, которые были использованы при исследовании ОУ и вычислении параметров его передаточной функции.
3. Перед началом выполнения лабораторной работы убедиться, что органы управления находятся в следующих положениях: тумблер "СЕТЬ" - в положении "ВЫКЛЮЧЕНО"; кнопки "СКАЧОК 1", "СКАЧОК 2" и "ВОЗМУЩЕНИЕ" - в отжатом состоянии; кнопки "ОС" и "АНАЛОГОВОЕ УПРАВЛЕНИЕ" - в нажатом состоянии.
4. Собрать рассчитанную систему, установить необходимые параметры в соответствии с заданием и расчетом (параметры ПКЦ либо параметры регуляторов тока и положения в трехконтурном варианте). Включить тумблер "СЕТЬ".
5. Нажать кнопку "СКАЧОК 1", вызывающую ступенчатое изменение напряжения Uз. С помощью задающего потенциометра установить значение напряжения Uз, при котором платформа будет находиться в заданной рабочей точке (α = α0). Отжать кнопку "СКАЧОК 1", зафиксировав начальное положение платформы.
6. Нажать кнопку "СКАЧОК 1". Определить время регулирования tр и максимальное перерегулирование σmax%, измерить значение сигнала ошибки ΔU. Отжать кнопку "СКАЧОК 1".
7. Нажать кнопку "СКАЧОК 2" и с помощью задающего потенциометра вывести платформу в заданное рабочее положение. Отжать кнопку "СКАЧОК 2", платформа опустится в начальное положение.
8. Нажать кнопку "СКАЧОК 2" и, наблюдая процесс перемещения платформы в заданное положение, определить время разгона, перерегулирование и количество колебаний.
9. Нажать кнопку "ВОЗМУЩЕНИЕ". Зафиксировать максимальное отклонение платформы от установившегося положения, обусловленное вращением диска с противовесом, измерить также максимальное значение сигнала ошибки ΔU. Изменяя скорость вращения противовеса, наблюдать изменение частоты колебаний платформы.
10. В момент, когда груз будет находиться в положении, противоположном первоначально заданному, остановить его движение, отжав кнопку "ВОЗМУЩЕНИЕ". Измерить угол положения платформы и сравнить его с заданным α0.
11. При данном положении противовеса повторить пп. 5–8.
12. При установленных настройках (п. 4) рассчитанных параметров системы изменить положение платформы на ±5º и повторить пп. 5–9, выяснив влияние изменения параметров объекта на качество системы регулирования и управления.
13. Изменив kУ на 10…15 % от заданного значения, повторить пп. 5–9. Сравнить полученные результаты по качеству управления и регулирования.
Оформление отчета
Результаты выполненной работы должны быть представлены в виде отчета, содержащего:
1. Принципиальную схему макета установки.
2. Структурную схему системы регулирования.
3. Краткое описание системы регулирования.
4. Расчет параметров корректирующих устройств реализованной системы регулирования углового положения платформы.
5. Результаты исследования системы по всем пунктам ее выполнения: лучше, если они будут представлены в виде сводной таблицы.
6. Анализ полученных результатов.
7. Выводы по работе.
Список литературы
1. Иванов В. И., Желтов В. П. К расчету электромагнита в магнитном подвесе сферы //Тр. МАИ. 1974. Вып. 305. С. 72–79.
2. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине "Элементы и устройства автоматических систем"/ Сост.: С. Н. Гайдучок, Н. В. Соловьев; ГЭТУ. СПб., 1999. 32 с.
Содержание
Лабораторная работа № 1
Система регулирования скорости вращения двигателя постоянного тока
независимого возбуждения.................................................................................................. 3
Лабораторная работа № 2
Система регулирования скорости вращения двигателя постоянного тока
с подчиненным токовым контуром..................................................................................... 9
Лабораторная работа № 3
Электромеханическая система стабилизации положения магнитного тела........... 17
Лабораторная работа № 4
Система стабилизации углового положения платформы ("Вертолет")................... 24
Список литературы.............................................................................................................. 31
Редактор И. Г. Скачек
ЛР № 020617 от 24.06.98
______________________________________________________________________
Подписано в печать Формат 60х84 1/16. Бумага тип. № 2 .
Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,86. Уч.-изд. л. 2,0.
Тираж 125 экз. Заказ
______________________________________________________________________
Издательство СПбГЭТУ "ЛЭТИ"
197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5