Лабораторная работа №3. Исследование статических характеристик автоматических систем регулирования

Целью работы является:

1.определение для заданных АСР по отклонению регулируемой величины и АСР по возмущающему воздействию их передаточных функций, динамических и статических характеристик;

2.определение структуры и параметров регуляторов АСР, обеспечивающих заданное качество регулирования;

3.составление схем аналоговых моделей заданных АСР с определением их параметров;

4. экспериментальное исследование заданных АСР.

Домашняя подготовка и составление предварительного отчета

1. Изучить рекомендуемую литературу [1,с.179–189].

2. Задания по вариантам

2.1. Задание по варианту 1 (рис.3.1, а,б,в).

1) Исследовать АСР по возмущающему воздействию Х_вв,1 с параметрами звеньев, соответствующими заданному варианту (табл.3).

2) Исследовать АСР, дополненную регулятором 2 (звено 1) по отклонению регулируемой величины.

3) Второе звено (исполнительное устройство) АСР заменено интегрирующим с пере­даточной функцией W(p) = 1/(T₂p). Какие свойства приобрела исследуемая АСР?

4) В схеме АСР удалить регулятор по возмущению. Оценить качество регулирования этой системы по сравнению с качеством регулирования комбинированной системы (с двумя регу­ляторами).

2.2. Задание по варианту 2 (рис.3.2, а,б,в).

1) Для заданного варианта АСР найти, чему должен быть равен коэффициент передачи k₁ первого звена (регулятор 2), чтобы коэффициент статизма k_с по воздействию Х_вв,1 был равен заданному в табл. 3. Проверить устойчивость такой АСР (по Гурвицу).

Таблица 3

№ варианта и рисунка		Параметры звеньев
		k1	T1, с	k2	T2, с	k3	T3, с	kc	ky	kвв 1
1	3.1,а	10	0,5	1	5	1	1	?	1	1
2	3.1,б	5	0,6	2	6	1	2	?	-	2
3	3.1,в	10	0,3	1,5	7	1,1	1	?	-	-
4	3.2,а	?	0,8	1	8	1,1	1	0,05	-	-
5	3.2,б	?	0,9	1,5	9	1,2	2	0,06	-	-
6	3.2,в	?	1	2	10	1	2	0,07	-	-
7	3.1,а	10	0,5	2	10	1	1	?	1,1	1
8	3.1,б	5	0,6	1	9	1,1	2	?	-	1
9	3.1,в	10	0,2	2	8	1,1	1	?	-	-
10	3.2,а	?	0,8	1,5	7	1,2	1	0,08	-	-
11	3.2,б	?	0,9	1	6	1	2	0,09	-	-
12	3.2,в	?	1	1,5	5	1	2	0,1	-	-
13	3.1,а	10	0,5	2	4	1,1	1	?	1,2	2
14	3.1,б	5	0,3	2	5	1,1	1	?	-	2
15	3.1,в	10	0,7	1	6	1,2	2	?	-	-
16	3.2,а	?	0,8	2	7	1	1	0,05	-	-
17	3.2,б	?	0,9	1,5	8	1	1	0,06	-	-
18	3.2,в	?	1	1	9	1,1	2	0,07	-	-
19	3.1,а	10	0,5	1,5	10	1,1	2	?	1,3	1
20	3.1,б	5	0,6	2	10	1,2	1	?	-	1
21	3.1,в	10	0,2	2	9	1	2	?	-	-
22	3.2,а	?	0,8	1	8	1	2	0,09	-	-
23	3.2,б	?	0,9	2	7	1,1	1	0,1	-	-
24	3.2,в	?	1	1,5	6	1,1	1	0,08	-	-
25	3.1,а	10	0,5	1	5	1,2	1	?	1,4	2
26	3.1,б	5	0,6	1,5	4	1	2	?	-	2
27	3.1,в	10	0,8	2	5	1	2	?	-	-
28	3.2,а	?	0,9	2	6	1,1	1	0,06	-	-
29	3.2,б	?	1	1	7	1,1	1	0,07	-	-
30	3.2,в	?	0,5	1,5	8	1,2	2	0,08	-	-

Рис.3.1. Варианты исследуемых АСР

2) Исследовать АСР по отклонению с параметрами звеньев, соответствующими заданному варианту (табл.3).

3) Второе звено АСР заменено интегрирующим с пере­даточной функцией W(p) = 1/(T₂p). Какие свойства приобрела исследуемая АСР?

4) Исходная АСР дополнена регулятором 1 по возмущающему воздействию Х_вв.1. Записать, какие новые свойства приобрела АСР.

Указания.

Вариант 1. 1) Найти передаточные функции и коэффициенты передачи на выход объекта воздействий Х_пред, Х_вв.1, Х_вв.2. Записать выражения для установившихся отклонений выходной величины при наличии постоянных возмущающих воздействий Х_вв.1, Х_вв.2, Х_вв.1 и Х_вв.2 одновременно. Нарисовать, как изме­няется во времени выходная величина ΔХ_вых (t) при указанных скачкообразных воздействиях.

Рис.3.2. Варианты исследуемых АСР

Найти передаточную функцию W_рег(р) регулятора 1 по воздействию Х_вв.1, полностью устраняющего отклонение ΔХ_вых под влиянием воздействия Х_вв.1 как в установившемся, так и в переходных режимах. Определить передаточную функцию аналогичного регулятора, но устраняющего влияние воздействия Х_вв.1 только в установившихся режимах. Указать, какой является АСР – замкнутой или разомкну­той, и почему. Начертить схемы обоих регуляторов. Для каждого из регуляторов нарисовать, как изме­няется во времени выходная величина ΔХ_вых(t) под влиянием скачкообразных воздействий Х_вв.1 и Х_вв.2 (воздействия подаются поочередно).

2) Замкнуть главную обратную связь и записать выражения передаточных функций и коэффициентов переда­чи по воздействиям Х_пред, Х_вв.1, Х_вв.2 и выражения для установившихся отклонений выходной величины от предписан­ного значения при постоянных по значению возмущающих воздейст­виях Х_пред, Х_вв.1 и Х_вв.2, поданных одновременно. Сравнить эти выражения с записанными для разомкнутой АСР и сделать вывод об эффекте регулирования.

3) Записать выражения переда­точных функций и коэффициентов передачи такой замкнутой АСР для воздействий Х_пред, Х_вв.1, Х_вв.2 и определить, статична или астатична АСР относительно этих воздействий, а также устойчива ли она.

4). Определить, каковы коэф­фициенты передачи на выход объекта воздействий Х_вв.1 и Х_вв.2

Вариант 2. 1) Записать выражение для определения коэффи­циента статизма k_с и по нему определить значение коэффициента передачи k₁, необходимое для получения заданного значения k_с.

2) При разомкнутой главной обратной связи найти передаточные функции и коэффициенты передачи на выход объекта воздействий Х_пред, Х_вв.1, Х_вв.2. Запи­сать выражения для установившихся отклонений выходной величины при наличии постоянных по значению возмущающих воздействий Х_вв.1, Х_вв.2, Х_вв.1 и Х_вв.2 одновременно. Нарисовать, как изме­няется во времени выходная величина Х_вых(t) при указанных скачкообразных воздействиях.

Замкнуть главную обратную связь и записать выражения передаточных функций и коэффициентов переда­чи АСР по воздействиям Х_пред, Х_вв.1, Х_вв.2 и выражения для установившихся отклонений выходной величины от предписан­ного значения при постоянных по значению воздейст­виях Х_пред, Х_вв.1 и Х_вв.2, поданных одновременно. Сравнить эти выражения с аналогичными для разомкнутой АСР и сделать вывод об эффекте регулирования. Показать вид внешних характеристик разомкнутой и замкнутой АСР в зависимости от указанных воздействий.

Ответить, допустимо или нет и почему в целях повышения точности регулирования неограничен­но увеличивать коэффициент передачи К_раз этой АСР. Показать изменение условий устойчивости АСР при возрастании К_раз..

3) Записать выражения переда­точных функций и коэффициентов передачи такой замкнутой АСР для воздействий Х_пред, Х_вв.1, Х_вв.2 и определить, статична или астатична АСР относительно этих воздействий, а также устойчива ли она.

4) Исходная АСР по отклонению регулируемой величины дополнена регулятором 1, устраняющим влияние воздействия Х_вв.1 только в установившихся режимах. Ответить письменно, какие новые свойства приобрела АСР, какова здесь роль регуляторов по отклонению (регулятор 2) и по возмущению (регулятор 1) и статична или астатична АСР относительно воздействий Х_пред, Х_вв.1, Х_вв.2.