ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет

“ЛЭТИ” имени В.И.Ульянова (Ленина)»

(СПбГЭТУ)

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Методические указания

к лабораторным работам по дисциплине

«ОСНОВЫ АВТОМАТИКИ И САУ» (часть 1)

Санкт-Петербург

2015

УДК 621.37/39 (076)

Методические указания к лабораторным работам по дисциплине

«Основы автоматики и САУ» (часть 1)/ Сост.: А.И.Соколов, К.К.Бехтерев; СПбГЭТУ. – С.-Пб., 2007 – 35с (в редакции 2015 г. - 43с).

Приведено описание восьми работ стандартного лабораторного цикла дисциплины. Содержатся сведения о принципах построения моделей устройств автоматического управления и порядке их исследования. Изложена методика проведения исследований физических и математических моделей изучаемых в дисциплине систем. Предназначено для студентов радиотехнических специальностей.

Утверждено редакционно-методическим советом университета в качестве методических указаний

Введение

Представленные в данном методическом пособии работы обеспечивают лабораторную поддержку для основных разделов дисциплины «Основы автоматики и САУ». При одновременных лекционном и лабораторном курсах рекомендуется лабораторный цикл начать с выполнения первых 3-х работ. Последовательность выполнения этих работ может быть любой. Остальные работы рекомендуются к исполнению при наличии достаточной лекционной поддержки.

1. Исследование простейшей сау - физическая модель

(лабораторная работа 1)

Цель работы:

1. экспериментальное определение показателей качества САУ и

установление их связи со структурой и параметрами САУ;

2. приобретение навыков работы с ЛХ;

3. приобретение навыков работы с измерительной техникой.

1.1. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка состоит из физической модели САУ, генератора сигналов и осциллографа; позволяет исследовать переходные и частотные характеристики системы. Физическая модель САУ включает в себя неизменную часть: амплитудный дискриминатор (вычитающий элемент), электронный интегратор (усилитель с частотнозависимой отрицательной обратной связью) и

изменяемую часть: четырехполюсник, структура которого задается с помощью переключателя, а параметры изменяются переменным резистором.

Передаточная функция электронного интегратора содержит усилительное звено и апериодическое звено, однако при большом коэффициенте усиления и исследовании САУ вблизи частоты среза ω_СР допускается аппроксимация передаточной функции электронного интегратора вида: К/jω, где значение коэффициента К определяется параметрами частотнозависимой обратной связи.

В результате имеется возможность исследования 4-х типов САУ с передаточными функциями в разомкнутом состоянии:

, , , .

Переходные характеристики наблюдаются на экране осциллографа при подаче на вход системы ступенчатого воздействия путем нажатия кнопки на макете (и ее удержании в нажатом состоянии в течение необходимого для наблюдения времени). Частотные характеристики исследуются при подаче на вход САУ сигнала от генератора. Частота сигнала устанавливается по шкале генератора, а амплитудные и фазовые соотношения исследуемых сигналов регистрируются с помощью осциллографа.

1.2. Задание по работе

Внимание! Предстоит выполнить большой объем работы при ограниченном временном ресурсе. Ориентировочное время выполнения: п.2 – 15 мин.; п.3 – 30 мин; п.4 – 30 мин.

1. Предварительные действия

1.1. Зарисовать (сфотографировать) схему лабораторной установки и записать номиналы ее элементов.

1.2. Включить питание макета и осциллографа (кнопка сверху), немного подождать.

1.3. На осциллографе TDS 2004В нажать кнопку «Autoset» (автоустановка).

1.4. С помощью ручки «Sec/Div» установить желаемую скорость развертки.

1.5. Нажать кнопку «CH1/Menu» и ограничить полосу видеоусилителя до 20 МГц (экранная кнопка «BW Limit»). Для канала CH1 ручкой «Vertical position» установить нулевое смещение по вертикали, а ручкой «Volts/Div» - желаемое усиление канала (усиление отображается внизу экрана).

1.6. Повторить действия по п.1.5 для канала CH2.

2. Исследование переходных процессов (15 мин).

Для всех 4-х типов САУ (первые три типа САУ задаются переключателем при нулевом значении переменного резистора, 4-й тип САУ соответствует 3-й позиции переключателя при отличном от нуля значении переменного резистора) посмотреть на осциллографе и зарисовать (сфотографировать, записать на флэш-ку) экспериментальные переходные процессы. Для этого рекомендуется выполнить следующие действия.

2.1. Оставить для наблюдения один из каналов, соответствующий выходу САР. Канал выключается кнопкой «CH1(или 2)/Menu». Питание внешнего генератора должно быть выключено.

2.2. Нажать кнопку «Trig menu» (меню синхр.), с помощью экранных кнопок выбрать источник («Source») и нарастающий наклон («Rising»). Убедится, что стрелка в правой части экрана, управляемая ручкой «Level», не выходит за пределы ожидаемого сигнала. Нажать кнопку «Single seq» (одиночный запуск) и дождаться надписи «Ready» сверху экрана. Надавить (и не отпускать до ожидаемого окончания переходного процесса) кнопку «скачок» на макете САР. Посмотреть переходный процесс (при необходимости, нажать кнопку «Acquire» (сбор данных) и соответствующей экранной кнопкой выбрать режим «Sample»). Уточнить скорость развертки, смещение по горизонтали и усиление канала.

Задачу можно решить и другим способом: дополнительно к «Single seq» нажать кнопку «Run/Stop», кнопку «скачок» и, не отпуская ее, повторить нажатие кнопки «Run/Stop».

2.3. Нажать кнопку «Cursor» и экранной кнопкой «Type» выбрать режим «Time». С помощью универсальной ручки (справа от экрана, наверху; светодиод рядом должен гореть) поместить курсор в начало отсчета. Нажать экранную кнопку «Cursor 2» и с помощью универсальной ручки поместить курсор в конец отсчета. Измерить время нарастания переходного процесса (см.числовые данные для курсоров, на экране справа).

2.4. Вставить флэшку в USB-порт на передней панели осциллографа (для экономии времени лучше использовать флэш-память небольшого объема порядка нескольких мегабайт). Дать время осциллографу на знакомство с Вашей флэшкой. Нажать кнопку «Print» (если рядом с этой кнопкой горит светодиод). В противном случае нажать кнопку «Utility» (сервис) и, далее «Options/Printer setup» с последующими разумными действиями. Подождать до окончания записи (во время записи на экране появляется значок часов). Файл записывается в формате *.bmp и, в дальнейшем, редактируется средствами графического редактора, например, Paint.

При отсутствии флэшки график зарисовать вручную или сфотографировать.

2.5. Повторить действия по п.п.2-4 для регистрации остальных переходных процессов (всего их 4). При этом потребуется изменение настроек «Sec/Div» и «Volts/Div». Для процессов с перерегулированием необходимо дополнительно нажать кнопку «Cursor» и экранной кнопкой «Type» выбрать режим «Amplitude». Далее следует с помощью 2-х курсоров измерить величину перерегулирования. При желании, результаты измерений можно сохранить на флэшке.