Методические указания к лабораторным работам по дисциплине "электромеханические системы" (стр. 1 из 7)
Министерство образования РФ
_______________
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет "ЛЭТИ"
________________________________________________________
ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
Методические указания
к лабораторным работам по дисциплине
"ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ"
Санкт-Петербург
Издательство СПбГЭТУ "ЛЭТИ"
2000
УДК 62-50
Исследование систем автоматического управления: Методические указания к лабораторным работам по дисциплине "Электромеханические системы" / Сост.: С. Н. Гайдучок, Н. В. Соловьев. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ". 2000. 32 с.
Рассмотрены принципы построения и математическое описание замкнутых систем управления, а также приведены сведения по расчету и практическому определению их статических и динамических характеристик.
Предназначены студентам дневной и вечерней форм обучения специальности 210100 “Управление и информатика в технических системах”.
Утверждено
редакционно-издательским советом университета
в качестве методических указаний
ã СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2000
Лабораторные стенды имеют в своем составе необходимые измерительные и регистрирующие приборы, а также персональные ЭВМ и устройства связи, используемые для автоматизации исследования и реализации законов управления.
Методические указания предназначены студентам дневной и вечерней форм обучения специальности 210100, изучающим курс "Электромеханические системы". Кроме того, они могут быть использованы студентами при изучении ряда разделов курса "Теория управления", "Локальные системы" или "Автоматизированное управление", в том числе и студентами других специальностей.
Лабораторная работа № 1
СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ
ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА
НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ
Целью работы являются:
1. Исследование статических и динамических характеристик замкнутой маломощной системы регулирования скорости вращения двигателя постоянного тока при возможных изменениях коэффициента передачи и других параметров.
2. Расчет и практическая реализация корректирующих устройств.
3. Сравнение результатов расчета и эксперимента, в том числе с аналогичными результатами, полученными при проведении работы № 2.
Общие указания
В решении задач автоматизации технологических процессов важное место занимают проблемы регулирования скорости перемещения объектов. Существуют различные принципы организации систем регулирования скорости. В данной лабораторной работе предлагается исследовать одноконтурную систему регулирования скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Структурная и принципиальная схемы исследуемой системы представлены на рис. 1.1 и 1.2 соответственно.
 |
В работе предлагается рассчитать, реализовать и провести экспериментальное исследование системы регулирования скорости вращения двигателя в двух вариантах: с последовательной корректирующей цепью (ПКЦ) и с использованием гибкой обратной связи (ГОС). Статические и динамические показатели качества системы регулирования во многом определяются значением коэффициента передачи разомкнутой системы. Из представленной на рис. 1.2 принципиальной схемы видно, что единственным звеном, коэффициент передачи которого можно изменять, является усилитель постоянного тока (УПТ).
При заданных значении установившейся ошибки регулирования и диапазоне регулирования скорости необходимый коэффициент передачи разомкнутой системы определяется по формуле
, (1.1)где
- относительная ошибка в системе без регулятора, т.е. отношение естественного перепада скорости двигателя Δωс при номинальном моменте сопротивления нагрузки на валу двигателя МД = МС к скорости идеального холостого хода ω0, %, при ω0 = ωmin; 
- ошибка регулирования, выражающая отношение абсолютного значения ошибки в системе регулирования Δωр при МД= МС к скорости идеального холостого хода ω0, %, при ω0 = ωmax; 
- коэффициент передачи разомкнутой системы ( kУ - коэффициент передачи усилителя УПТ; kД - коэффициент передачи двигателя Д; kТГ - коэффициент передачи тахогенератора ТГ).При выполнении лабораторной работы № 1 по курсу "Элементы и устройства автоматических систем", в которой использовался этот же стенд, были изучены элементы данной структурной схемы и в результате анализа снятых статических и динамических характеристик и необходимых расчетов были определены Δωс, kД, kТГ, TЭМ, диапазон изменения kУ. Параметр, требующий более тонкого эксперимента, указан на лицевой панели макета (TУ). Элементы рассматриваемой системы регулирования скорости хорошо известны и имеют следующие передаточные функции:
- передаточная функция двигателя по управляющему воздействию; 
- передаточная функция двигателя по возмущающему воздействию; 
- передаточная функция усилителя; 
- передаточная функция тахогенератора; 
- передаточная функция фильтра, используемого для сглаживания коллекторных пульсаций ТГ.Реализация замкнутой системы требует расчета коррекции. Расчет корректирующих устройств (ПКЦ и ГОС) можно производить вручную, используя, например, ЛАЧХ, или с помощью ПЭВМ. И в том и в другом случае необходимо стремиться к тому, чтобы при хороших динамических показателях качества системы конфигурация корректирующих цепей и их параметры соответствовали возможностям их реализации на лабораторном стенде. После проведения расчета следует реализовать систему регулирования, определить ее статические и динамические показатели качества и сравнить их с расчетными. При известных параметрах системы ошибка регулирования по возмущающему воздействию может быть рассчитана из (1.1)
. (1.2)Для определения качественных показателей системы по управляющему воздействию на стенде имеется тумблер К1. Возмущающее воздействие на систему подается с помощью тумблера К2 "ВКЛЮЧЕНИЕ МУФТЫ" и регулируется потенциометром "МОМЕНТ СОПРОТИВЛЕНИЯ".
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с общими указаниями к выполнению данной лабораторной работы. Вариант задания получить у преподавателя заранее, во время завершения предыдущей работы.
2. Ознакомиться с расположением элементов системы и органов управления на лицевой панели макета и их назначением .
3. Рассчитать параметры ПКЦ для выполнения полученного варианта работы.
4. Перед включением тумблера "СЕТЬ" установить потенциометр задающего напряжения Uз в положение "0" (при этом тумблер К1 должен быть в верхнем положении 2), коэффициент усиления усилителя в положение "10", момент сопротивления - "0", т. е. тумблер включения муфты К2 установлен в положение "ВЫКЛЮЧЕНО".
5. Собрать схему регулирования скорости без корректирующих устройств. Фильтр с заданным значением ТФ должен быть включен в схему. Измерительный прибор UТГ необходимо подключить к тахогенератору. Включить тумблер "СЕТЬ", убедиться в правильности включения обратной связи по скорости. Увеличивая коэффициент передачи усилителя, определить значение критического коэффициента передачи системы. Выключить тумблер "СЕТЬ".
6. В соответствии с принципиальной схемой ввести в систему ПКЦ. Установить параметры корректирующей цепи в соответствии с расчетами предыдущего п. 3, выставить заданное значение kУ, включить тумблер "СЕТЬ".