6. Снятие статической характеристики замкнутой системы стабилизации

ω= f (М_н ) при U₀=const

Для снятия статической характеристики замкнутой системы стабилизации

ω= f (М_н ) при U₀=const необходимо:

а) Соединить перемычкой клеммы 13 и 15.

б) Задать максимальные значения коэффициентов передачи УР и УМ установив потенциометры П2 и П4 в крайнее правое положение.

в) Установить П8 в крайнее левое положение, что соответствует минимальной нагрузке.

г) Нажать на клавишу S9 и установить с помощью потенциометра значение П1 выходного напряжения ДС, В (точка19) равное 0.5 В.

д) Отжать клавишу S9 и дождаться гашения экрана.

е) Нажать на клавишу S8 и зафиксировать на индикаторном табло значение скорости Дв, об/с (точка 12). Отжать клавишу S8 и дождаться гашения экрана.

ж) Нажать на клавишу S6 и зафиксировать на индикаторном табло значение выходного напряжения тока якоря I_я (точка10). Отжать клавишу S6 и дождаться гашения экрана.

Задавая последовательно потенциометром П8 четыре – пять значений скорости Дв, об/с , выполнить пункты е) и ж).

з) Установить потенциометр П1 в крайнее левое положение.

и) Установить потенциометр П8 в крайнее левое положение.

Поскольку величина момента нагрузки пропорциональна якорному току I_я, то характеристику ω= f (М_н ) строить в координатах ω= f I_я).

7. Измерение напряжения трогания Дв

Для проведения измерения напряжения трогания Дв необходимо:

а) Разомкнуть клеммы 13 и15.

б) Задать минимальные значения коэффициентов передачи УР и УМ установив потенциометры П2 и П4 в крайнее левое положение.

в) Нажать на клавишу S5 и плавно регулируя потенциометром П1 определить момент трогания двигателя. Зафиксировать на индикаторном табло значение выходного напряжения УМ, В (точка 9). Отжать клавишу S5 и дождаться гашения экрана.

г) Установить потенциометр П1 в крайнее левое положение.

Окончание работы.

После проведения лабораторной работы следует:

а) выключить стенд;

б) привести лабораторный стенд в исходное состояние:

- убрать все внешние соединения на лицевой панели;

- тумблеры Кл1 и Кл2 установить в положение 1;

- переключатели Пр1,Пр2 установить в положении 0;

- потенциометры П1- П7 в крайнее левое положение;

- отжать все клавиши.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Определить по характеристике, снятой в п.1 рабочего задания, коэффициент передачи замкнутой системы в установившемся режиме: K_ОСmin и K_ОСmax.

2. Составить структурную схему замкнутой системы стабилизации скорости вращения вала двигателя, используя коэффициенты, полученные в лабораторной работе №1, считая М_Н=0. Рассчитать максимальный и минимальный коэффициенты передачи системы. Сравнить с данными, полученными в в п.1 рабочего задания.

3. Определить по характеристикам, снятым в п.2 рабочего задания K_Рmin и K_Рmax для разомкнутой системы стабилизации скорости. Сравнить с данными п.4 содержания отчета лабораторной работы №1.

4. По характеристикам, снятым в пп.3,4 рабочего задания, найти максимальное и минимальное значения коэффициентов передачи для замкнутой и разомкнутой систем стабилизации напряжения генератора. Сравнить K_Рmax и K_Рmin с данными лабораторной работы №1.

5. Составить структурную схему замкнутой системы стабилизации генератора постоянного тока при I_я=0. Определить максимальное и минимальное значения коэффициента передачи. Сравнить с данными, полученными в п.4.

6. По характеристикам, снятым в пп.5,6 рабочего задания, определить величину статизма системы и объекта регулирования. Рассчитать величину статизма системы, зная К_Р и величину статизма объекта регулирования.

7. Рассчитать величину напряжения трогания двигателя, приведенную к входу системы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Дать определение статической системе регулирования.

2. Дать определение статизму системы.

3. Дать определение астатической системе регулирования.

4. Почему в статической системе принципиально невозможно выполнение условия U_∆ =0?

5. Что такое астатическое звено САР?

6. Что такое статизм объекта?

7. Что следует предпринять для повышения точности системы стабилизации?

8. Что такое напряжение трогания двигателя U_тр? Как найти U_тр, приведенное ко входу двигателя?

9. Что произойдет с регулируемой величиной ω при изменении коэффициента передачи УР?

10. Что произойдет с регулируемой величиной ω при изменении коэффициента передачи ДС?

Лабораторная работа № 3

Динамические характеристики элементов САР

Теоретическое введение

В динамике каждое звено можно характеризовать передаточной функцией W(p) или комплексным коэффициентом передачи W(jw).

Проанализируем звенья рассматриваемой системы стабилизации скорости вращения вала двигателя.

 Усилитель рассогласования УР и усилитель мощности УМ. Благодаря наличию выходных фильтров, можно считать инерционными звеньями первого порядка.

 Двигатель ДВ. Также является инерционным звеном, так как входная величина – напряжение питания, подаваемое на якорную обмотку двигателя, а выходная величина – скорость вращения вала двигателя.

Итак, передаточные функции этих звеньев имеют следующий вид:

;

; (17)

.

где К₁, К₄, К₅ – коэффициенты передачи в установившемся режиме (см. ЛР №1), Тур, Тум, Тдв ­– постоянные времени, соответственно, усилителя рассогласования, усилителя мощности, двигателя.

 Интегратор. Представляет собой идеальное интегрирующее звено и имеет передаточную функцию

(18)

Все остальные элементы системы считаются пропорциональными звеньями с коэффициентами передачи, равными тем значениям, которые были получены в лабораторной работе № 1.

Таким образом, в динамике структурная схема статической системы стабилизации скорости вращения вала двигателя будет иметь вид, приведенный на рис.15.

Рисунок 15

 Структурная схема астатической системы стабилизации скорости вращения вала двигателя отличается введением в прямой тракт схемы интегрирующего звена.

 Структурная схема статической системы стабилизации напряжения генератора приведена на рис.16. Здесь К₉ – коэффициент передачи устройства двигатель-генератор.

Рисунок 16

	 В астатической системе структура отличается от предыдущей введением в прямой тракт схемы интегрирующего звена.
	Рисунок 17			Постоянная времени инерционного звена первого порядка может быть определена по его переходной характеристике. Если на вход инерционного звена подать единичное ступенчатое воздействие, то график переходной функции звена будет иметь вид, как на рис.17. Постоянную времени инерцион-ного звена можно определить по данному графику с помощью метода 0,63 К .

Рисунок 18

График переходного процесса интегрирующего звена представлен на рис. 18.

При неединичном входном воздействии постоянная времени интегратора может быть определена из выражения

. (19)

Для анализа частотных свойств рассматриваемых инерционных звеньев используется амплитудно-частотная характеристика А( ), которая определяет изменение амплитуды выходного сигнала по отношению к амплитуде входного гармонического сигнала при изменении частоты от 0 до . АЧХ инерционного звена имеет вид представленный на рис.19.

С целью удобства анализа звеньев используют частотные характеристики построенные в логарифмическом масштабе (ЛЧХ),

Графики точной (2) и асимптотической (1) логарифмических амплитудно-частотных характеристик (ЛАЧХ) инерционного звена представлены на рис 20.

Рисунок 19	Рисунок 20

РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ

1.По переходной характеристике усилителя рассогласования определить постоянные времени Тур для четырех положений переключателя Пр. 4.

2. По переходной характеристике усилителя мощности определить постоянные времени Тум для четырех положений переключателя Пр.2.

3.По переходной характеристике двигателя определить постоянную времени Тдв.

4. Определить постоянную времени интегрирующего звена.

5.Снять АЧХ усилителя рассогласования или усилителя мощности при положениях переключателей Пр.2 и Пр.4, указанных в таблице 1.

Таблица 1

№ стенда	1	2	3	4	5	6
Пр.1	2	3	2	3	3	2
Пр.2	2	3	3	2	3	3
	УР	УМ	УР	УМ	УР	УМ

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

Подготовка к работе.

Перед включением лабораторного стенда, убедиться в том, что на его лицевой панели отсутствуют внешние соединения, а органы управления установлены в исходное состояние (тумблеры Кл1, Кл2 находятся в положении 1, переключатели Пр1, Пр2 - в положении 0, клавиши S1-S10 отжаты).

Примечание. В случае, если указанные требования не соблюдены необходимо устранить выявленные нарушения.

Включение стенда

После включения лабораторного стенда на индикаторном табло выводится сообщение “CLB“, которое указывает на окончание проведения внутренних тестовых и калибровочных операций. Для дальнейшей работы необходимо перевести тумблер Кл1 в положение 2.

Д ля проведения лабораторной работы №3 требуется активировать работу ГЗВ. Активирование работы ГЗВ производится в момент нажатия клавиши S10, при этом на индикаторное табло выводится сообщение “ ┘└ ┘└ ”.