Aliev1-6 / Алиев А.А. №4 ☺ / Алиев А.А №4

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Отчет по лабораторной работе №4

По теме: Исследование САУ, оптимальной по быстродействию

Выполнил: студент гр. АПМ-11-2 ____________ /Алиев А.А. /

Проверил: ______________ / Котелева Н.И./

Санкт-Петербург

2014

Цель работы: исследование влияния параметров релейной позиционной системы управления на характеристики отработки заданных перемещений и определение значений параметров, обеспечивающих оптимальный режим по быстродействию.

1. Принципиальная схема системы управления.

Рис.1. Принципиальная схема

На одном валу с двигателем находятся: маховик МАХ, редуктор РЕД, тахогенератор ТГ и вращающийся потенциометр R2, выполняющий роль датчика обратной связи по положению. Величина необходимого перемещения исполнительного органа задается с помощью движка потенциометра R1, включенного вместе с потенциометром R2 в мостовую схему, питаемую напряжением . Тахогенератор ТГ является датчиком скорости вращения двигателя М. С помощью ТГ и потенциометра R3 образуется отрицательная обратная связь по скорости двигателя. Таким образом, исследуемая система является двухконтурной, содержащая контура скорости и положения.

Рис.2 Компьютерная модель САУ

Компьютерная модель полностью повторяет структурную схему (Рис.2) в части цифровых значений параметров системы. Отличия от структурной схемы следующие.

Совмещенный узел сравнения структурной схемы заменен двумя раздельными узлами для удобства контроля моментов реверса двигателя и его отключения от источника напряжения. Коэффициент представлен также двумя коэффициентами усиления: Gain 1 моделирует коэффициент передачи тахогенератора, Gain 4 эквивалентен потенциометру обратной связи по скорости R3. Переключатель Switch с двумя блоками Constant 1 и Constant 2 заменяет силовые реле Р1 и Р2.

Ход работы:

1. Установка значения параметра Gain 4 равным нулю (отсутствие в системе обратной связи по скорости) и наблюдение установления в системе автоколебаний.

Рис. 3 Автоколебания при отсутствии ОС по скорости

Рис. 4 Изменение скорости и угла поворота выходного вала двигателя

По графикам видно, что вторая кривая достигаем максимального значения – 1,25 и установившись имеет амплитуду – 0,5.

2. Установка значения параметра Gain 4 равным единице (максимальный коэффициент обратной связи по скорости) и наблюдение установления скользящего режима движения к равновесию.

Рис. 5. Скользящий режим

Рис. 6. Изменение скорости и угла поворота выходного вала двигателя

По графикам видно, что вторая кривая достигаем максимального значения – 1,2 и с увеличением времени – значение приближается к 0.

3. Определить значение коэффициента передачи Gain 4, соответствующее оптимальному режиму (отсутствие на фазовой плоскости скользящего и колебательного режимов).

В результате опыта установлено, что оптимальному режиму соответствует коэффициент передачи 0,2

Рис. 7. Оптимальный режим

Рис. 8. Изменение скорости и угла поворота выходного вала двигателя

По графикам видно, что вторая кривая достигаем максимального значения – 1.2 и с увеличением времени – значение резко достигает значения 0.2.

4. Исследование влияния инерционности привода на параметры переходных процессов отработки заданного перемещения.

Увеличение постоянной времени в 2 раза привело к следующим изменениям:

При установке значения параметра Gain 4 равным нулю

Рис. 9 Автоколебания при отсутствии ОС по скорости

Рис. 10. Изменение скорости и угла поворота выходного вала двигателя

По графикам видно, что вторая кривая достигаем максимального значения – 1,2 и с увеличением времени – имеет амплитуду – 0,4

5. При установке значения параметра Gain 4 равным единице

Рис. 11. Скользящий режим

Рис. 12. Изменение скорости и угла поворота выходного вала двигателя

По графикам видно, что вторая кривая достигаем максимального значения – 1 и с увеличением времени – значение приближается к 0.

6. При установке значения параметра Gain 4 равным оптимальному (0,7):

Рис. 13. Оптимальный режим

Рис. 14. Изменение скорости и угла поворота выходного вала двигателя

По графикам видно, что вторая кривая достигаем максимального значения – 1,1 и с увеличением времени – значение приближается к 0

7. Уменьшение постоянной времени в 2 раза привело к следующим изменениям:

При установке значения параметра Gain 4 равным нулю

Рис. 15. Автоколебания при отсутствии ОС по скорости

Рис. 16. Изменение скорости и угла поворота выходного вала двигателя

По графикам видно, что вторая кривая достигаем максимального значения – 1,3 и с увеличением времени – имеет амплитуду – 0,6

8. При установке значения параметра Gain 4 равным единице

Рис. 17. Скользящий режим

Рис. 18. Изменение скорости и угла поворота выходного вала двигателя

По графикам видно, что вторая кривая достигаем максимального значения – 1,3 и с увеличением времени – значение ступенчато приближается к 0

10. При установке значения параметра Gain 4 равным оптимальному (0,2):

Рис.19. Оптимальный режим

Рис. 20. Изменение скорости и угла поворота выходного вала двигателя

По графикам видно, что вторая кривая достигаем максимального значения – 1,3 и с увеличением времени – значение амплитуды устанавливается и равно – 0,4

11. Исследование влияния величины управляющего воздействия на настройку оптимального режима

При изменении значения Final value блока Step на 5 вольт оптимальное значение Gain4 составило 0.35:

Рис. 21. Оптимальный режим

Рис. 22. Изменение скорости и угла поворота выходного вала двигателя

По графикам видно, что вторая кривая достигаем максимального значения – 1,3 и с увеличением времени резко приходит к значению – 0,2.

Вывод: в ходе проделанной работы, было исследовано влияния параметров релейной позиционной системы управления на характеристики отработки заданных перемещений. Время установления - пропорционально напряжению: чем напряжение в блоке Step меньше, тем меньше время установления. А при уменьшении напряжения питания двигателя – время установления растет.