Хід роботи

1. Завантажити пакет MATLAB 6.0.

2. В командному вікні (MATLAB Command Window) наберіть simulink та натисніть клавішу Enter, щоб запустити модуль для роботи з бібліотекою типових ланок та моделювання.

3. Виберіть потрібні ланки з бібліотеки по заданій схемі рис 1.17, 1.16, коли всі ланки знаходяться у вікні з'єднайте їх зв'язками.

4. Для моделювання процесу задайте вхідний сигнал та час моделювання, для одержання вихідних характеристик скористайтесь вікнами для побудови графіків та отримання числових значень змінних.

Спробуйте створити в MATLAB 6.0 інші (складніші) системи автоматичного керування та промоделюйте їх для кращого засвоєння матеріалу.

Рисунок 1.8 - Бібліотека Continuous (Лінійні)

Рисунок 1.9 - Бібліотека Discrete (дискретні елементи)

Рисунок 1.10 - Бібліотека Functions & Tables (функції та таблиці)

Рисунок 1.11 - Бібліотека Math (математичні)

Рисунок 1.12 - Бібліотека Nonlinear (нелінійні елементи)

Рисунок 1.13 - Бібліотека Signal & Systems (сигнали і системи)

Рисунок 1.14 - Бібліотека Sinks (засоби відображення вихідних даних)

Рисунок 1.15 - Бібліотека Sources (джерело початкових сигналів)

Риснок 1.16 - Приклад моделювання одноконтурної АСК з П-регулятором

Рисунок 1.17 - Приклад моделювання одноконтурної САК з ПІД-регулятором

Контрольні запитання

1. Які вхідні сигнали можна задати та як це зробити?

2. Опишіть процес створення системи автоматичного керування в системі матричної лабораторії MATLAB 6.0.

3. Які типи ланок можна задати при моделюванні САК?

4. Як побудувати графік перехідного процесу?

2 Лабораторна робота №2

«Однообертові виконавчі механізми»

Мета, завдання і тривалість роботи.

МЕТА: Ознайомитись з конструкцією, принципом роботи однообертових виконавчих механізмів та набуття навиків по перевірці кіл керування та сигналізації, визначення основних показників.

ЗАВДАННЯ: Вивчити конструкцію та принцип роботи однообертових виконавчих механізмів.

ТРИВАЛІСТЬ РОБОТИ: 2 академічні години.

Основні теоретичні положення

Виконавчі механізми, в яких кут повороту вихідного валу не перевищує 360 градусів, прийнято називати однообертовими.

Розглянемо принцип дії і основні конструктивні особливості однообертових електричних виконавчих механізмів з релейно-контактним керуванням, призначених для переміщення різних регулюючих пристроїв. Робочий кут повороту валу в таких двигунах лежить в межах від 0 до 360 градусів.

Виконавчі механізми типів ДР-М, ДР-1М, ПР-М та ПР-1М призначені для керування регулюючими робочими органами, для приведення в дію яких потрібні відносно малі перестановчі зусилля.

Виконавчі механізми двохпозиційного регулювання типів ДР-М та ДР-1М використовуються для переміщення робочих органів з одного крайнього положення в інше, тобто для роботи по принципу "відкрити-закрити".

Виконавчі механізми ДР-М та ДР-1М складаються з однофазного конденсаторного електродвигуна, редуктора та кінцевого вимикача, що міститься в загальному пилонепроникному корпусі з алюмінієвого сплаву рисунок 2.1.

Рисунок 2.1 – Виконавчі механізми типу ДР-М і ПР-М а), ДР-1М і ПР-1М б).

Виконавчий механізм ДР-М має два вихідні елементи: диск, що обертається на 180 градусів який призначений для впливу на поворотний регулюючий орган, і шток з ходом 19 мм для дії на поступальний регулюючий орган.

Виконавчий механізм ДР-1М оснащений тільки поворотним диском.

Рисунок 2.2 - Схема електричних з'єднань виконавчих механізмів типів ДР-М та ДР-1М.

На рисунку 2.2 представлена схема електричних з'єднань виконавчих механізмів типів ДР-М та ДР-ІМ. Електродвигун 3 через систему зубчатих коліс приводить в обертання головний вал редуктора, з яким з'єднаний повзун 4 блокуючого пристрою. Коли електродвигун перебуває в стані спокою, повзунок 4 блокуючого пристрою знаходиться на контакті 6 або 7. При замиканні контакту 10 (на схемі-мінімального) автоматичного позиційного регулятора або ключа дистанційного управління замикається коло живлення електродвигуна і він починає крутитися, через редуктор, приводячи в рух повзун 4. Повзун сходить з контакту 6 і дотикається до струмонесучої пластини 8, блокуючи контакт регулятора. Ланцюг живлення електродвигуна залишається тепер замкнутим незалежно від стану мінімального контакту регулятора. Електродвигун продовжує обертатись, переміщуючи через редуктор регулюючий орган до тих пір, доки повзун 4, зробивши один півоберт, не зійде з пластини 8 на контакт 7. При цьому електричне коло розімкнеться, електродвигун перестане обертатися, а регулюючий орган зупиниться в положенні повного відкриття. При замиканні максимального контакту позиційного регулятора, через контакт 7 блокуючого пристрою знову замкнеться ланцюг живлення електродвигуна і він почне обертатися в тому ж напрямку, переміщуючи через редуктор регулюючий орган в бік закриття до тих пір, поки повзун 4 не зійде з струмоведучої пластини 9 на контакт 6.При цьому коло живлення електродвигуна розімкнеться і він зупиниться, а регулюючий орган стане в положення повного закриття.

У виконавчих механізмах типу ДР-М і ДР-1М використаний однофазний реверсивний конденсаторний електродвигун, який працює від мережі змінного стуму напругою 220 в з частотою 50 гц. Споживана потужність 50 вт, число обертів 3000 в хв. і допустимим ковзання 11 %.

Виконавчі механізми пропорційного регулювання типу ПР-М і ПР-1М конструктивно виконані подібно виконавчим механізмам ДР-М і ДР-1М. Відмінність полягає в конструкції кінцевого вимикача, який забезпечує можливість зупинки виконавчого механізму в будь-якому проміжному положенні в межах від 0 до 180 °, а також в наявності реостата зворотнього зв'язку , рухомий контакт якого кінематично зв’язаний з вихідним валом виконавчого механізму. Опір реостата зворотноьго зв'язку 180-190 Ом.

Як правило електричні виконавчі механізми типу ПР-М і ПР-1М використовуються для роботи в системах пропорційного автоматичного регулювання з автоматичними потенціометрами або врівноваженими мостами з реостатним регулюючим пристроєм та спеціальним приладом-балансним реле типу БР-3 (рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 – Схема електричних з’єднань реостатного регулюючого пристрою з балансним реле БР-3 та виконавчим механізмом ПР-М.

Реостатний регулюючий пристрій, відрізняючись для різних типів мостів і потенціометрів за своїм конструктивним виконанням, являє собою реостат, повзунок якого при відхиленні регульованого параметру від заданого значення і порушення при цьому рівноваги вимірювальної схеми приладу переміщується в бік, що наближає вимірювальну систему до рівноваги.

Редуктор виконавчого механізму складається із шести пар шестерень. Ведуча шестерня першої пари насаджена на вал електродвигуна, ведена шестерня шостої пари закріплена на вихідному валу виконавчого механізму. Конструкція редуктора дозволяє шляхом зміни зубчатих шестерень (для цього передбачено додатковий комплект) ступінчато змінювати швидкість обертання вихідного валу. Переміщення вихідного пристрою виконавчих механізмів з одного крайнього положення в інше може відбуватися в залежності від налаштування редуктора за 10, 30, 60, 90 і 120 сек.

Заводська конфігурація передбачає налаштування 30 сек. При цьому момент на вихідному валу рівний 100 кгс/см. Момент 100 кгс/см є також граничним і для налаштувань більше 30 сек. Це визначається умовами механічної міцності редуктора. При більш високих швидкостях (налаштування 10 сек.) момент зменшується пропорційно зменшенню передавального числа.

Балансне реле типу БР-3 складається із наступних основних елементів, змонтованих на пластмасовій основі з кришкою:

• первинного трьохпозиційного поляризованого реле типу РП-5, вторинного електромагнітного реле з двома парами замикаючих контактів;

• понижуючого трансформатора 220/24 в, двохпівперіодного випрямляча на германієвих діодах з згладжуючим фільтром.

Реостатний регулюючий пристрій 1 і реостат зворотного зв'язку виконавчого механізму 2 з'єднується з мостовою схемою, в якій два плеча складають реостат регулюючого пристрою, а два інших – реостат зворотнього зв'язку. Первинне трьохпозиційне поляризоване реле 3, низькоомна обмотка 1-2 якого ввімкнена послідовно з повзунками реостатів в діагональ моста, служить індикатором розбалансу. При величині регулюючого параметру, який відповідає заданому значенню, міст знаходиться в рівновазі і, відповідно, ця обмотка поляризованого реле знеструмлена.

При відхиленні регулюючого параметру від заданого значення повзунок реостата регулюючого пристрою зміститься з середнього положення. В результаті порушиться електрична рівновага регулюючої системи моста і по обмотці первинного реле потече струм розбалансу певного напряму. В залежності від напряму струму розбалансу контакти первинного реле замкнуть коло живлення однієї із обмоток більш потужного вторинного реле 4, а відповідні контакти вторинного реле при цьому приведуть в дію електродвигун виконавчого механізму. Електродвигун почне обертатися, переміщуючи одночасно поєднаний з виконавчим механізмом регулюючий орган і повзунок реостата зворотнього зв'язку. Дія виконавчого механізму буде продовжуватися до тих пір, поки знову не встановиться електрична рівновага системи.

Друга обмотка первинного поляризованого реле (обмотка 3-4) служить для підвищення чіткості роботи його контактів: отримуючи живлення при замиканні своїх контактів, обмотка надійно утримує ці контакти в замкнутому стані. Величина опору R, встановленого в ланцюгу живлення обмотки 3-4 поляризованого реле, підібрана так, щоб струм самоблокування реле складав 40-80 % від струму спрацювання.

Рисунок 3.4 - Принципова електрична схема керування та сигналізації виконавчого механізму

Показані на схемі кінцеві вимикачі КВ1 і КВ2 служать для вимикання електродвигуна виконавчих механізмів в крайніх робочих положеннях вихідного пристрою.

Конструктивною особливістю виконавчих механізмів типів ДР-М, ДР-1М,ПР-М і ПР-1М є їх здатність працювати тільки при горизонтальному розміщенні валу ротора електродвигуна. Вертикальне положення роторного валу недопустиме.