Пример окончательной настройки

Вариант с маховиком

Установим на вал маховик и повторим настройки.

Увеличиваем масштаб графика и определяем период автоколебаний

Определяем

После расчетов получим: , и

Пример окончательной настройки

Вариант с маховиком и дополнительной инерциейв цепи якоря

Введем дополнительную инерционность в систему, переключив К3 вниз щелчком мыши. Такая инерционность может возникнуть при большой индуктивности якоря или наличии гибких передач от вала двигателя к объекту. Теперь наша система в разомкнутом состоянии приобрела колебательный характер.

Установим маховик, выставим , , и начнем постепенно (рекомендуемый шаг 0.1) увеличивать . Добившись устойчивых автоколебаний, запишем их период , затем начнем уменьшать , пока колебания не станут затухающими. Запишем .

Увеличиваем масштаб графика и определяем период автоколебаний

Определяем

Расчитываем регуляторы _, и

Пример окончательной настройки

Цель задания

Приобрести навыки настройки одноконтурной замкнутой системы с различными регуляторами (П, ПИ, ПИД)

Исследовать зависимость качества переходных процессов в замкнутой системе от параметров и настроек системы.

Результатом работы должны быть:

- полученные расчётным или экспериментальным путем коэффициенты настроек регуляторов;

- скриншоты переходных процессов реакции системы с П, ПИ и ПИД регуляторами (с маховиком и без него) на скачок задания;

- качественный анализ полученных переходных процессов

- скриншоты переходных процессов реакции системы с П, ПИ и ПИД регуляторами (с маховиком и без него) на скачок нагрузки.

План работы

1. Для системы без маховика рассчитайте и настройте П-регулятор. Проверьте систему на наброс задания и нагрузки. Оцените качество переходных процессов.

2. Для системы с маховиком рассчитайте и настройте П-регулятор. Проверьте систему на наброс задания и нагрузки. Оцените качество переходных процессов.

3. Для системы без маховика рассчитайте и настройте ПИ-регулятор. Проверьте систему на наброс задания и нагрузки. Оцените качество переходных процессов.

4. Для системы с маховиком рассчитайте и настройте ПИ-регулятор. Проверьте систему на наброс задания и нагрузки. Оцените качество переходных процессов.

5. Для системы без маховика введите в цепь якоря дополнительную инерционность. Проведите поочередную настройку ПИД регулятора. Проверьте систему на наброс задания и нагрузки. Оцените качество переходных процессов.

6. Для системы с маховиком введите в цепь якоря дополнительную инерционность. Проведите настройку ПИД регулятора методом Циглера-Николса. Проверьте систему на наброс задания и нагрузки. Оцените качество переходных процессов.

Выполнение лабораторной работы

Для выполнения лабораторной работы необходимо выбрать в меню строку “Исследование динамических характеристик одноконтурной САУ скоростью ДПТ”. В правом нижнем углу открывшейся лицевой панели будут представлены подробные инструкции по выполнению.

Данные, необходимые для проведения лабораторной работы:

– активное сопротивление якорной цепи (получено в лабораторной работе 9.1.1);

– момент сопротивления на валу двигателя (примем мН*м);

- коэффициент электромеханического преобразования (получен в лабораторной работе 1.2;

- коэффициент усиления преобразователя ( );

– коэффициент усиления пропорционального регулятора;

_{– напряжение задания ( В);}

_{– полнаямеханическая постоянная времени системы без маховика (получена в лабораторной работе 2.1);}

_{– полнаямеханическая постоянная времени системы с маховиком (получена в лабораторной работе 2.1);}

_{- задержка системы (получена в лабораторной работе 2.1);}

- электрическая постоянная времени системы:при отключенной дополнительной индуктивности (ключ К3 в верхнем положении) для определения берется из таблицы с данными двигателей в лабораторной работе 2.1; при включенной дополнительной индуктивности (ключ К3 в нижнем положении) экспериментально определяется в процессе лабораторной работы.

Чтобы начать работу, нажмите кнопку “Старт”.

НАСТРОЙКА ЗАМКНУТОЙ СИСТЕМЫ С ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫМ РЕГУЛЯТОРОМ.

1. Исходя из заданного статизма системы (рекомендуемое значение 10%) при заданном коэффициенте обратной связи (рекомендуемое значение ),используя данные, полученные в лабораторной работе 2.1, рассчитайте по формуле (4) требуемый коэффициент усиления пропорционального регулятора. Введите полученные данные в соответствующие поля. Убедитесь также, что (И_рег) и (Д_рег). Ключ К3 находится в положении "вверх" (добавочная индуктивность отключена).

2. Убедитесь, что маховик установлен на вал двигателя, и в случае его отсутствия - установите, зафиксировав винтом на торце.

3. Задайте значение управляющего периодического сигнала - меандр с размахом0-4В и частотой 0.1Гц.Для этого в окне "Выбор задания":

• щелкните по радио-кнопке “waveform”

• в поле "тип сигнала" выберите "Square"

• в поле "частота" введите 0.1

• в поля "амплитуда" и "смещение" введите 2

4. Нажмите кнопку "Продолжить". Щелчком по кнопке К1 активизируйте управление МД1. МД2 остается заблокированным.

5. Система начнет отработку периодического скачкообразного сигнала задания. Дождитесь стабильного циклического повторения картинки переходного процесса и нажмите кнопку "Пауза".

6. Пользуясь методикой, описанной в разделе “Пример” главы 8.6Запуск программы и проведение лабораторных работ, определите время переходного процесса и перерегулирование.

7. Проверьте работу системы при изменении нагрузки. Для этого:

• в окне "Выбор задания"щелкните по радио-кнопке “slider”

• установите ползунок U1 в положение 4

• в окне “Выбор нагрузки” щелкните по радио-кнопке “waveform”

• в поле "тип сигнала" выберите "Square"

• в поле "частота" введите 0.1

• в поля "амплитуда" и "смещение" введите 2

8. Нажмите кнопку "Продолжить", и щелчком по кнопкамК1 и К2 разблокируйте МД1 иМД2.

9. Система начнет отработку периодического скачкообразного сигнала задания. Дождитесь стабильного циклического повторения картинки переходного процесса и нажмите кнопку "Пауза".

10. Пользуясь методикой, описанной в разделе “Пример” главы 8.6Запуск программы и проведение лабораторных работ, определите время переходного процесса, перерегулирование и просадку по скорости (разницу между заданной и полученной скоростью в процентном отношении к заданной скорости).

11. Снимите маховик с вала и повторите пп. 3-10.

НАСТРОЙКА ЗАМКНУТОЙ СИСТЕМЫ С ПРОПОРЦИОНАЛЬНО-ИНТЕГРАЛЬНЫМ РЕГУЛЯТОРОМ

12. Задав минимальное время запаздывания (рекомендуемое значение ) и коэффициент обратной связи (рекомендуемое значение ). Пользуясь данными, полученными в лабораторной работе 2.1, рассчитайте по формулам(6) требуемые коэффициенты и . Введите полученные данные в соответствующие поля. Убедитесь также, что (Д_рег).

13. Выполните пп. 4-10с маховиком и без него.

Пользуясь методикой, описанной в разделе “Пример” главы 8.6Запуск программы и проведение лабораторных работ, определите время переходного процесса и перерегулирование.

НАСТРОЙКА ЗАМКНУТОЙ СИСТЕМЫ С ПРОПОРЦИОНАЛЬНО - ИНТЕГРАЛЬНО - ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМ РЕГУЛЯТОРОМ

14. Проведите поочередно настройку регуляторов для системы с маховиком. Установите начальные значения: ; (П_рег); (И_рег), и (Д_рег).

15. Выполните пп.3-4. Не останавливая процесс, постепенно увеличивайте К_п. Для этого вводите все новые значения в поле и нажимайте на клавиатуре "Ввод" (рекомендуемый шаг 1). Увеличивайте до тех пор, пока не начнутся устойчивые автоколебания, и запишите значение граничного коэффициента . Введите значение в поле

16. Не останавливая процесс и не меняя , введите начальное значение и постепенно уменьшайте его. Для этого вводите все новые значения в окно , нажимая на клавиатуре "Ввод" (рекомендуемый шаг 0,1). Уменьшайте до тех пор, пока не начнутся устойчивые автоколебания.Запишите значение граничного коэффициента . Введите значение в поле .

17. Не останавливая процесс и не меняя и , введите начальное значение и постепенно увеличивайте его. Для этого вводите все новые значения в поле , нажимая на клавиатуре "Ввод" (рекомендуемый шаг 0,001). Увеличивайте до тех пор, пока не начнутся устойчивые автоколебания.Запишите значение граничного коэффициента . Введите значение в поле . Настройка окончена.

18. Нажмите кнопку "Пауза". Пользуясь методикой, описанной в разделе “Пример” главы 8.6Запуск программы и проведение лабораторных работ, определите время переходного процесса и перерегулирование.

19. Нажмите кнопку "Продолжить", и щелчком по кнопкамК1 и К2 разблокируйте МД1 и МД2.

20. Щелкнув по ключу К3, переведите его в положение "вниз", введя тем самым дополнительную инерционность в цепь якоря двигателя.Проведите настройку регуляторов методом Циглера – Николса.

21. Установите значения: ; (П_рег); (И_рег), и (Д_рег).

22. Выполните пп.3-5 и убедитесь в колебательности объекта регулирования.

23. Установите значение . Остальные коэффициенты остаются в прежних значениях: (П_рег); (И_рег), и (Д_рег).

24. Выполните пп.3-4.

25. Не останавливая процесс, постепенно увеличивайте значение . Для этого вводите все новые значения в поле и нажимайте на клавиатуре "Ввод" (рекомендуемый шаг 0.1). Увеличивайте до тех пор, пока не начнутся устойчивые автоколебания. Нажмите кнопку "Пауза".

26. По графику переходного процесса определите период автоколебаний .

27. Нажмите кнопку "Продолжить", щелчком по кнопке К1 активизируйте управление МД1, и уменьшайте значение , пока колебания не примут затухающий характер. Нажмите кнопку "Пауза" и запишите значение граничного коэффициента .

28. Используя полученные и , по формуле (8) рассчитайте коэффициенты регуляторов для метода Циглера-Николса , , (см. Табл.1) и введите их в соответствующие поля.

29. Проделайте пп.3-5. Оцените параметры переходного процесса. Проверьте систему на изменение нагрузки (см. п.7 данной работы).

30. Для выхода из данной лабораторной работы нажмите кнопку "Выход".