Министерство образования и науки Российской Федерации

Дальневосточный федеральный университет

Инженерная школа

В.К. Усольцев

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ

Для студентов специальности 26.03.02

Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры

Методические указания к практическим занятиям

Учебное электронное издание

Владивосток

Дальневосточный федеральный университет

2021

Задание 1. Синтез системы возбуждения генератора

Структура системы возбуждения генератора приведена на рис.1.

Рис.1 Упрощенная структура системы возбуждения генератора

Варианты задания:

Таблица 1

Зависимость напряжения генератора от тока возбуждения

Вариант 1		Вариант 2			Вариант 3			Вариант 4			Вариант 5
IB, A	UG, B		IB, A	UG, B		IB, A	UG, B		IB, A	UG, B		IB, A	UG, B
0	0		0	0		0	0		0	0		0	0
0.5	30.4		0.417	53.7		0.714	93.5		0.083	11.2		1.25	8.41
1.0	56.7		0.833	100		1.43	174		0.167	20.9		2.50	15.7
1.5	79.3		1.250	140		2.14	244		0.250	29.3		3.75	21.9
2	98.5		1.667	174		2.86	302		0.333	36.4		5.00	27.3
3	127		2.500	225		4.29	392		0.500	47.1		7.50	35.3
4	146		3.333	258		5.71	450		0.667	54.0		10.0	40.5
5	157		4.167	277		7.14	483		0.833	58.0		12.5	43.5
6	162		5.000	287		8.57	499		1.000	59.9		15.0	44.9
7	164		5.833	290		10.0	504		1.167	60.6		17.5	45.4
8	166		6.667	292		11.42	507		1.333	60.9		20	45.7

Таблица 1 (продолжение)

Зависимость напряжения генератора от тока возбуждения

Вариант 6		Вариант 7			Вариант 8			Вариант 9			Вариант 10
IB, A	UG, B		IB, A	UG, B		IB, A	UG, B		IB, A	UG, B		IB, A	UG, B
0	0		0	0		0	0		0	0		0	0
0.333	140		0.25	187		0.20	233		0.167	701		0.143	1400
0.667	261		0.50	349		0.40	436		0.333	1309		0.286	2318
1.000	366		0.75	488		0.60	610		0.500	1830		0.429	3661
1.333	454		1.00	605		0.80	757		0.667	2272		0.571	4544
2.000	589		1.50	784		1.20	981		1.000	2943		0.857	5886
2.667	675		2.00	900		1.60	1125		1.333	3376		1.143	6752
3.333	725		2.50	967		2.00	1208		1.667	3625		1.429	7250
4.000	748		3.00	998		2.40	1248		2.000	3744		1.714	7488
4.667	757		3.50	1010		2.80	1262		2.333	3787		2.000	7574
5.333	761		4.00	1015		3.20	1270		2.667	3808		2.286	7616

Таблица 2

Параметры генератора

	Вар.1	Вар.2	Вар.3	Вар.4	Вар.5	Вар.6	Вар.7	Вар.8	Вар.9	Вар.10
UH, B	130	230	400	48	36	600	800	1000	3000	6000
IBH, A	3.102	2.585	4.431	0.517	7.754	2.068	1.551	1.241	1.034	0.886
TG1, c	1.2	0.8	2.5	2.2	1.8	1.5	2.3	2.5	0.7	1.1
T, c	0.2	0.15	0.3	0.4	0.18	0.15	0.17	0.2	0.1	0.1

Порядок выполнения задания

1. По экспериментальной зависимости U_G=f(I_B) получить аналитическую степенную зависимость U_G=f(I_B).

2. По аналитической зависимости U_G=f(I_B), определить дифференциальные коэффициенты передачи генератора K_G для номинального и половинного напряжений.

3. Выполнить аналитический синтез ПИ-регулятора напряжения методом «технического оптимума» при стабилизации номинального напряжения.

4. Построить переходную характеристику для приращений при единичном входном воздействии.

5. При коэффициенте K_G, соответствующему половинному напряжению генератора, построить логарифмические амплитудную ЛАЧХ и фазовую ЛФЧХ частотные характеристики на одном графике.

6. Подобрать, меняя показатель колебательности М, -кривую (зависимость запаса по фазе).

7. Определить по показателю колебательности ожидаемое перерегулирование.

8. Построить переходную характеристику замкнутой системы.

9. Сделать выводы о влиянии рабочей точки на качество регулирования.

Примечание: В качестве методических указаний использовать файл «Рекомендации по Mathcad.xmcd.

Задание 2. Синтез системы управления электродвигателем

2.1. Описание объекта

Динамика электродвигателя постоянного тока напряжение якоря – угол поворота вала двигателя описывается следующим дифференциальным уравнением [1] формула (12).

где: , ;

– конструктивные коэффициенты;

– угол поворота электродвигателя;

u – напряжение якоря электродвигателя;

J – момент инерции электродвигателя;

R – активное сопротивление якоря электродвигателя;

М_Н – момент нагрузки.

Для получения передаточной функции операцию дифференцирования заменяем оператором преобразования Лапласа:

После преобразования получим передаточную по управлению:

Передаточная функция по возмущению имеет похожий вид:

где: , , .

В данном случае нельзя применить ПИ-регулятор, так как обеспечить устойчивость системы с астатизмом второго прядка не удается. Применим регулятор с передаточной функцией вида:

Постоянная времени регулятора Т_Р компенсирует постоянную времени электродвигателя . Малая постоянная необходима для физической реализации регулятора и она обычно равна (0.1 – 0.2)Т_Р. Результирующая передаточная функция разомкнутого контура по управлению:

Структура системы управления положением электродвигателя приведена на рис.2.

Рис.2 Структура системы управления положением электродвигателя

Передаточная функция замкнутой системы по управлению

Передаточная функция замкнутого контура по возмущению