Тема 5: Определение показателей качества системы автоматического управления.

Цель работы: Освоить методику определения показателей качества системы автоматического управления по переходной функции; исследовать влияние коэффициента передачи системы на показатели качества.

Описание лабораторной установки: Лабораторная установка (рисунок 5.1) включает аналоговую моделирующую машину и лабораторный пульт. На машине МН-7М собрана электронная модель исследуемой автоматической системы. На лабораторном пульте размещена панель со структурной схемой системы. На клеммы панели подведены соответствующие сигналы от машины МН-7М в виде электрических напряжений, моделирующих в определённом масштабе соответствующие физические величины в системе. В данной лабораторной работе исследуется автоматическая система регулирования температуры в климатической камере (рисунок 5.1а). Температура в камере 2 измеряется термометром сопротивления 1, который включён в одно из плеч электрического моста. Остальные плечи моста образованы резистором-задатчиком температуры R₀ и постоянными резисторами R₁ и R₂. Напряжение разбаланса моста усиливается усилителем 8 и поступает на двигатель постоянного тока 7. Двигатель через редуктор 5 перемещает подвижный контакт автотрансформатора 4, тем самым изменяя в требуемую сторону напряжение на нагревательном элементе 3. Выходной вал редуктора 5 перемещает также подвижный контакт потенциометрического датчика 6, выходное напряжение которого подаётся на усилитель 8 и вычитается из напряжение разбаланса моста. С помощью датчика 6 в системе осуществляется внутренняя отрицательная обратная связь по углу поворота редуктора 5.

С труктурная схема системы приведена на рисунок 5.1 б. Здесь k_м, k_у, k_д, k_р, k_тр, k_ос – коэффициенты передачи соответственно моста, усилителя, двигателя, редуктора, трансформатора и датчика внутренней обратной связи;

k_k и T_k – коэффициент передачи и постоянная времени климатической камеры (объекта регулирования);

k

Рисунок 5.1

и T – коэффициент передачи и постоянная времени термометра сопротивления (датчика температуры в камере).

Эта структурная схема воспроизведена на панели лабораторного пульта. Численные значения параметров системы: k_м = 1,2; k_у = 10; k_д = 1; k_р = 0,06; k_тр = 50; k_k = 0,6; k = 0,4; k_ос = 3; T_k = 30 с; T_R = 7 с.

В нижней части лабораторного пульта размещена ручка регулировки величины коэффициента передачи моста k_м.

Порядок выполнения работы:

1. Включить машину МН-7М и электронно-лучевой индикатор (под наблюдением преподавателя).

2. Подсоединить ко входу исследуемой системы (на сменной панели) клемму «Г» на лабораторном пульте; вход и выход системы подать на выходы индикатора.

3. С помощью тумблеров «Сигнал» и «Знак» подать на клемму «Г» постоянное напряжение положительной полярности, которое будет моделировать ступенчатый входной сигнал системы – аналог отклонения величины R₀. Ручками «Эталонное напряжение» на машине МН-7М установить величину входного напряжения, равную 20 В. это будет в масштабе соответствовать изменению заданного значения температуры на 20º С.

4. Установить ручкой на лабораторном пульте значение k_м = 1.

5. Кнопкой «Пуск» на машине МН-7М включить модель. Добиться удобной для наблюдения картины переходного процесса на экране индикатора. (Модель возвращается в исходное положение кнопкой «Исходное положение» на передней панели машины МН-7М).

6. Зарисовать с экрана переходную функцию системы и определить по ней показатели качества для всех значений коэффициента k_м.

7. Определить значение k_м, при котором система теряет устойчивость.

8