Лаба 3 / СУЭП_Лабораторная работа №3_Токарев_0421

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра РАПС

отчет

по лабораторной работе №3

по дисциплине «Системы управления электроприводом»

ТЕМА: «Исследование замкнутых систем управления двигателем постоянного тока»

Студент гр. 0421		Токарев А.А.
Преподаватель		Константинов К.В.

Санкт-Петербург

2024

Цель работы: Ознакомиться с работой одно- и двухконтурной систем управления двигателем постоянного тока с П- и ПИ-регуляторами. Снять статические и динамические характеристики этих систем.

Схема установки представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Функциональная схема установки

1. Исследование характеристик контура тока

Снимем статические характеристики контура тока с П- и ПИ-регулятором. Результаты измерений занесем в таблицу 1

Таблица 1 – Статические характеристики контура тока

П-регулятор
Iзад, В	ω, об/мин	Ia, A
0,8	170	-0,13
	0	-0,12
	-480	-0,17
	-700	-0,21
3,3	10	-0,29
	245	-0,36
	700	-0,51
ПИ-регулятор
Iзад, В	ω, об/мин	Ia, A
0,8	0	-0,15
	540	-0,15
	730	-0,15
	-450	-0,15
3,0	-320	-0,66
	0	-0,66
	394	-0,66
	810	-0,66

Коэффициент передачи контура тока для П-регулятора:

Рассчитаем коэффициент передачи контура тока согласно формуле (1):

Статическая ошибка для П-регулятора:

Рассчитаем статическую ошибку контура тока согласно формуле (2):

Для ПИ-регулятора коэффициент передачи по току будет равен бесконечности, а статическая ошибка будет равна нулю.

По данным таблицы 1 построим статические характеристики контура тока. Статические характеристики представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 – Статические характеристики контура тока

Снимем динамические характеристики контура тока с помощью осциллографа. Динамические характеристики контура тока представлены на рисунках 2 и 3.

Рисунок 2 – Динамическая характеристика контура тока с П-регулятором

Рисунок 3 – Динамическая характеристика контура тока с ПИ-регулятором

Для того, чтобы характеристики имели более читабельный вид, обработаем их в MS Excel методом скользящего среднего с окном 50. Обработанные графики представлены на рисунках 4 и 5.

Рисунок 4 – Обработанная динамическая характеристика контура тока с П-регулятором

Рисунок 5 – Обработанная характеристика контура тока с ПИ-регулятором

2. Исследование двухконтурной системы

Снимем статические характеристики контура скорости с ПИ-регулятором. Результаты измерений занесем в таблицу 2

Таблица 2 – Статические характеристики контура скорости

Iзад, В	ω, об/мин	Мс­(Ia), A
0,8	150	0,11
	150	0,20
	150	0,44
	150	0,63
	65	0,9
3,1	592	0,13
	592	0,22
	592	0,42
	592	0,62
	220	1,04

По данным таблицы 2 построим статическую характеристику контура скорости. Статическая характеристика представлена на рисунке 6.

Рисунок 6 – Статические характеристики контура скорости

Снимем динамические характеристики контура скорости с помощью осциллографа. Динамические характеристики контура тока представлены на рисунке 7.

Рисунок 7 – Динамические характеристики контура скорости

Для того, чтобы характеристики имели более читабельный вид, обработаем их в MS Excel методом скользящего среднего с окном 50. Обработанные графики представлены на рисунке 8.

Рисунок 8 – Обработанные характеристики контура скорости

Вывод

В данной лабораторной работе были сняты статические и динамические характеристики контура тока и скорости двухконтурной системы регулирования двигателя постоянного тока. Использование П-регулятора с контуре тока дает нам постоянную статическую ошибку в 75% и коэффициент передачи 0,068. ПИ-регулятор контура тока дает нулевую статическую ошибку и бесконечный коэффициент передачи.

Статическая характеристика контура тока с П-регулятором представляет собой наклонную линию с отрицательным коэффициентом наклона, с ПИ-регулятором – прямую линию. Динамическая характеристика контура тока с П-регулятором представляет собой скачок, при использовании ПИ-регулятора сначала срабатывает П-часть регулятора и мы наблюдаем скачок, потом – И-часть регулятора и он медленно и плавно дорабатывает до установившегося значения.

Статические характеристики контура скорости при разных задающих воздействиях представляют собой прямые линии, которые превращаются в наклонные с отрицательным коэффициентом наклона при достижении тока ограничения. В динамике скорость при набросе входного воздействия сначала растет скачком, потом плавно доходит до установившего значения. Ток сначала выполняет скачок, потом падает до нуля.