Дослідження універсального лабораторного стенду САУ-21ТК

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

МІНІСТЕТСВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра електротехнічних систем

Звіт з лабораторної роботи

з дисципліни: Теорія автоматизованого управління

Черкаси 2013

ДОСЛІДЖЕННЯ УНІВЕРСАЛЬНОГО ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДУ САУ-21ТК

Мета роботи: вивчення будови лабораторного стенда і його функціональних можливостей, а також вироблення початкових навичок роботи на стенді.

Стислий опис універсального лабораторного стенду

Універсальний лабораторний стенд САУ-21ТК належить до малогабаритних аналого-дискретних обчислювальних машин і призначений для дослідження динамічних процесів, які відбуваються у системах автоматичного керування.

На стенді можна досліджувати різноманітні види систем автоматичного керування: лінійні та нелінійні, неперервні та дискретні, релейні та імпульсні. Надається можливість досліджувати системи керування за збуренням і за відхиленням, а також досліджувати системи комбінованого керування.

Стенд дозволяє розв'язувати задачі параметричного синтезу послідовних і паралельних коригуючих пристроїв.

Функціонально стенд виконано у вигляді моделі узагальненої системи автоматичного керування двигуном постійного струму з незалежним збудженням. Передбачено можливість складання моделей різноманітних конкретних систем автоматичного керування двигуном постійного струму, завдання основних типових задавальних і збурюючих дій. Передбачено також можливість візуального спостереження процесів, які відбуваються у ланках моделі досліджуваної системи керування, за допомогою двоканального осцилографа С1-83.

На лицьовій панелі стенду (див. рисунок 1) виконано мнемосхему моделі узагальненої системи автоматичного керування з перемикачами для складання моделей конкретних систем керування.



Модель узагальненої системи керування складається з таких основних ланок:

- двигун постійного струму з незалежним збудженням (ДПС);

- механічна передача (МП);

- підсилювач потужності (ПП);

- ПІД-регулятор в основному контурі керування (ПІД-р);

- ПД-регулятор в підпорядкованому контурі керування (ПД-р);

- формувач задавальних діянь моделі системи керування;

- формувач збурюючого діяння, що моделює момент навантаження на валу двигуна.

Рис. 1

Для завдання значень основних параметрів ланок досліджуваної системи керування на лицьовій панелі стенду розміщено такі змінні резистори і перемикачі:

- група змінних резисторів "Ke", "Ku", "Kg", призначених для завдання параметрів ПІД-регулятора;

- група змінних резисторів "Kr", "Kg", призначених для завдання параметрів ПД-регулятора;

- змінний резистор "Ky", призначений для завдання коефіцієнта підсилення підсилювача потужності;

- перемикач "Ty", призначений для завдання сталої часу підсилювача потужності;

- перемикач "Tg", призначений для завдання електромеханічної сталої часу двигуна постійного струму;

- змінний резистор "Kj", призначений для завдання коефіцієнта редукції механічної передачі;

- перемикач "Щ/L", призначений для введення астатизму в систему керування;

- змінний резистор "Kc", призначений для завдання коефіцієнта передачі кола зворотного зв'язку, підпорядкованого контуру керування;

- змінний резистор "Кv", призначений для завдання коефіцієнта передачі каналу компенсування впливу збурення на об'єкт керування;

- змінний резистор "Кі" призначений для завдання коефіцієнта передачі кола зворотного зв'язку за струмом якоря двигуна.

Для формування різних видів задавальній дії G на систему керування призначені такі змінні резистори і перемикачі:

- змінний резистор , призначений для завдання регульованого ступінчастого діяння;

- група змінних резисторів "sin", , , призначених для завдання амплітуди періодичного діяння синусоїдної, прямокутної і трикутної форм відповідно;

- перемикач "щ", призначений для завдання частоти періодичного діяння;

- змінний резистор "N", призначений для завдання завади на вході системи керування.

Для формування діяння, що збурює систему керування, використовуються такі змінні резистори:

- резистор "Мн", призначений для завдання діяння, що моделює постійний момент навантаження на валу двигуна;

- резистор "Nм", призначений для завдання діяння, що моделює момент навантаження випадкової форми.

Для забезпечення візуального спостереження сигналів у різних контрольованих точках досліджуваної системи керування передбачено на лицьовій панелі стенду два перемикачі "1 канал" і "2 канал".

За допомогою кожного з цих перемикачів можна вмикати до будь-якої контрольованої точки моделі системи керування відповідний вольтметр, розташований на лицьовій панелі стенду, а також відповідний вхід двоканального осцилографа. Вольтметри мають перемикачі діапазонів вимірювання "1 В/10 В".

Для запуску функціонування досліджуваної системи керування і повернення її у вихідний стан використовуються кнопки "Пуск" та "Исх.п" відповідно.

Живлення стенду здійснюється від мережі 220 В, 50 Гц.

Стенд вмикається за допомогою кнопки "Вкл".

Програма роботи

1. Вивчити функціональний склад моделі узагальненої системи автоматичного керування і способи задання основних параметрів ланок моделі системи керування.

2. Набути навичок завдання задавального та збурюючого діянь різних видів.

3. Навчитися експериментально задавати і вимірювати статичні коефіцієнти передачі ланок моделі системи керування.

Послідовність виконання роботи

1. Встановити ручки змінних резисторів завдання сигналів задавального і збурюючого діянь в крайнє ліве положення.

2. Ввімкнути стенд.

3. Заміряти інструментальні похибки в контрольованих точках моделі узагальненої системи керування.

3.1. Установити перемикач діапазонів вимірювання вольтметра першого каналу в положення "1В".

3.2. За допомогою перемикача "1 канал" послідовно вмикати вольтметр до контрольованих точок моделі системи керування і фіксувати показання вольтметра.

3.3. Повторити вимірювання інструментальних похибок після натискання кнопки "Пуск".

3.4. Установити перемикачі діапазонів вимірювання вольтметрів у положення "10 В", повернути стенд у вихідний стан шляхом натискання кнопки "Исх.п".

4. Досліджувати різні види задавального діяння системи керування.

4.1. Установити перемикач "1 канал" у положення "G".

4.2. За допомогою змінних резисторів "sin", , і перемикача "щ" сформувати задавальне діяння у вигляді періодичних сигналів синусоїдної, прямокутної і трикутної форм. Зняти кілька осцилограм різних періодичних сигналів із різними частотами, зазначивши масштаб за часом і за напругою.

4.3. Визначити максимальні значення амплітуд періодичних сигналів і діапазон завдання частоти періодичних сигналів.

4.4. За допомогою змінних резисторів "S" і "N" сформувати задавальне діяння у вигляді випадкового сигналу і високочастотного сигналу завади на вході системи керування.

5. Досліджувати різні види збурюючого діяння системи керування за допомогою змінних резисторів "Мн" і "Nм".

6. Здійснити проходження сигналу через ланки прямого каналу розімкненої системи керування.

6.1. Розімкнути основний і підпорядкований контури керування, а також зворотний зв'язок за струмом якоря двигуна за допомогою відповідних перемикачів.

6.2. Відімкнути інтегральну і диференціальну складові ПІД-регулятора, а також диференціальну складову ПД-регулятора за допомогою перемикачів, розташованих на мнемосхемах регуляторів.

6.3. Розімкнути канал подачі збурення "Мн" на модель керованого двигуна, а також канал компенсування впливу збурення на об'єкт керування.

6.4. Встановити перемикач астатизму "Щ/L" в положення "Щ".

6.5. Встановити перемикач "1 канал" в положення "G". За допомогою змінного резистора і вольтметра 1-го каналу задати сигнал G = 5 В. Далі подати цей сигнал на вхід системи керування за допомогою перемикача на вході мнемосхеми системи і натиснути кнопку "Пуск".

6.6. Встановити перемикач "2 канал" в положення "". За допомогою змінного резистора "Ке" і вольтметра 2-го каналу встановити напругу 5 В в контрольованій точці "" моделі узагальненої системи керування.

6.7. Встановити перемикач "2 канал" в положення "". За допомогою змінного резистора "Кr" і вольтметра 2-го каналу встановити напругу 5 В в контрольованій точці "".

6.8. Встановити перемикач "2 канал" в положення "U". За допомогою змінного резистора "Ку" і вольтметра 2-го каналу встановити напругу 5 В в контрольованій точці "U".

6.9. Встановити перемикач "2 канал" в положення "L". За допомогою змінного резистора "Кj" і вольтметра 2-го каналу встановити напругу 5 В в контрольованій точці "L".

7. Визначити верхні межі діапазонів задання статичних коефіцієнтів передач ланок моделі узагальненої системи керування (зазначених викладачем).

7.1. Здійснити проходження на вхід досліджуваної ланки сигналу з напругою 1-5 В. За допомогою змінного резистора, що задає статичний коефіцієнт передачі цієї ланки, домогтися на виході ланки сигналу з максимальною напругою. Якщо вихідна напруга ланки перевищить 10 В, то необхідно зменшити вхідну напругу ланки.

7.2. Визначити верхню межу діапазону завдання статичного коефіцієнта передачі кожної ланки як максимальне значення відношення напруги на виході ланки до напруги на її вході.

Зміст звіту

1. Назва і мета лабораторної роботи.

2. Схема моделі узагальненої системи автоматичного керування і опис

змінних резисторів і перемикачів, за допомогою яких формуються сигнали задавального та збурюючого діянь системи керування.

3. Таблиця інструментальних похибок в основних контрольованих точках моделі узагальненої системи автоматичного керування.

4. Таблиця діапазонів завдання амплітуд і частоти періодичних сигналів, які можна сформувати на вході моделі системи керування, приклади осцилограм періодичних сигналів.

5. Таблиця діапазонів завдання статичних коефіцієнтів передачі ланок моделі узагальненої системи керування.

Контрольні питання

1. Пояснити призначення і функціональні можливості універсального лабораторного стенду САУ-21ТК.

2. Описати будову і склад моделі узагальненої системи автоматичного керування, пояснити призначення основних ланок моделі системи керування.

3. Пояснити призначення перемикачів на мнемосхемі моделі узагальненої системи автоматичного керування, описати складання моделі конкретної системи керування і завдання основних параметрів її ланок.

4. Пояснити, які види сигналів задавального та збурюючого діянь системи керування можна сформувати на стенді, описати змінні резистори і перемикачі, що використовуються для формування цих сигналів.

5. Описати послідовність знаходження і задання статичного коефіцієнта передачі ланки моделі системи керування.

Виконання роботи

Заміряти інструментальні похибки в контрольованих точках моделі узагальненої системи керування:

Таблиця 1 - Інструментальні похибки

при ненатисненій кнопці „Пуск”
1	G	E		R		U	V	L	І
	0,02	-0,09	0	0	-0,3	0,4	-0,1	0,2	0
при натнсненій кнопці „Пуск”
2	G	E		R		U	V	L	І
	0	-0,1	0	0	-0,3	0,29	-0,3	0	0

4. Дослідити різні види задавального діяння системи керування:

Синусоїдний сигнал

Тmin = 0,29 с

Тmax = 2,9?10-3?50 = 0,145 c

Umin = 50?10?10-3?1,3 = 0,65 B

Umax = 2,6?10?50?10-3 = 1,3 B

Fmin = 3,44 c-1

Fmax = 6,89 c-1



Рис. 2

Прямокутний сигнал

Тmin = 3?0,1 = 0,3 с

Тmax = 2,1?0,1 = 0,21 c

Umin = 20?10-2?1,2 = 0,24 B

Umax = 2?50?10-2 = 1 B

Fmin = 3,33 c-1

Fmax = 4,76 c-1

Рис. 3

Сигнал трикутної форми

Тmin = 3,1?0,1 = 0,31 с

Тmax = 1,3?0,1 = 0,13 c

Umin = 0,9?50?10-2 = 0,45 B

Umax = 2 B



Fmin = 3,22 c-1

Fmax = 7,69 c-1

Рис. 4

Таблиця 2 - Значення періодів і частот

Період/частота	Форма сигналу
	sin	Трикутний сигнал	Прямокутний сигнал
50 Гц	Тmin, с	0,29	0,31	0,3
100 Гц	Тmax, с	0,145	0,13	0,21
	Fmin, с-1	3,44	3,22	3,33
	Fmax, с-1	6,89	7,69	4,76

лабораторний стенд керування похибка

6. Здійснити проходження сигналу через ланки прямого каналу розімкненої системи керування:

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

Рис. 5

1-й канал т. G = 5 В;

2-й канал т. = 5 В; (Ке)

2-й канал т. = 5 В; (Кr)

2-й канал т. U = 5 В; (Ку)

2-й канал т. L = 5 В; (Кі)

7. Визначити верхні межі діапазонів задання статичних коефіцієнтів передач ланок моделі узагальненої системи керування ПІД-р та ПД-p:



Таблиця 3 - Таблиця статичних коефіцієнтів передаточних ланок ПІД-р, ПД-р.

U, В	Ке	U, В	Кr
5 В	2	7 В	7
10 В		1 В

Висновок: вивчили роботу універсального лабораторного стенду САУ-21ТК та способи завдання основних параметрів ланок моделі системи керування, навчилися експериментально задавати і вимірювати статичні коефіцієнти передачі ланок моделі системи керування.

Размещено на Allbest.ru