Задания

1. Запишите, в операторной форме, уравнения динамики (36-40) элементов системы и уравнение, устанавливающее зависимость напряжения U₄ на выходе усилителя А2 от напряжений U₂ и U₃. Представьте структурную схему корректирующего звена на усилителе А2 согласно рис. 18, б. Выразите параметры, указанные на рис. 18, б, через параметры R₆ – R₈, C₂, указанные на рис.17.

2. Используя результаты выполнения задания 1, составьте структурную схему системы. Укажите на ней обозначения всех входных и выходных переменных. Приведите структурную схему к виду, показанному на рис.19. Параметры k_u, k_n, k_д, T₂ выразите через параметры, входящие в уравнения динамики элементов системы.

3. Определите, согласно (44), значения параметров k_n, k_д корректирующего ПД – звена и, предполагая k_u= T₂ = 0, постройте график переходного процесса регулируемой переменной при ступенчатом изменении задающего воздействия с указанием времени переходного процесса и перерегулирования.

4. Пользуясь выражением (45), найдите диапазон значений параметра k_u , в котором система устойчива. Задайте значение k_u в середине допустимого диапазона и постройте статические и переходные характеристики корректирующих ПД и ПИ звеньев.

5. Получите аналитическое выражение статической характеристики H(Q) в двух случаях: k_и = 0 и k_и ≠ 0.

6. Студентам очного отделения предлагается провести моделирование системы и ответить на следующие вопросы:

а) соответствует ли качество регулирования, при k_u= T₂ = 0, теоретической оценке,

б) до какого значения можно увеличить параметр T₂ без существенного снижения качества переходного процесса,

в) как повлияет ввод интегрирующего звена (k_и ≠ 0) на переходный процесс, какое значение k_и является оптимальным?

Ответы по вопросы подтвердите графиками переходных процессов при изменении задающего и возмущающего воздействий.

Система стабилизации напряжения генератора

Принцип работы системы поясняет рис.20. Объект управления состоит из генератора (1) и возбудителя (2), роторы которых вращаются дизелем (ДВ). Напряжение на шинах генератора U_г зависит от напряжения U₂ в обмотке возбуждения (ОВВ) возбудителя, тока I_н через сопротивление нагрузки R_н и частоты вращения ω роторов возбудителя и генератора.

В системе используется принцип регулирования по отклонению (U₀-U_oc) и по возмущающим воздействиям (ω, I_н). Частота вращения ω измеряется тахогенератором (ТГ). Резистор R₁ введен для измерения тока нагрузки, делитель R₂-R₃ –для измерения напряжения генератора. Сигналы U₀, U_i, U_ос, U_ω представляют, в определенном масштабе, значения заданного задающим устройством (ЗУ) напряжения генератора, тока нагрузки, напряжения на шинах генератора, скорости вращения дизеля соответственно. Источники этих сигналов соединены последовательно, результат их суммирования – напряжение U₁, подаваемое через корректирующий элемент (КЭ)

на обмотку ОВВ. В номинальном статическом режиме работы генератора, т.е. при постоянных номинальных значениях U₀, I_н, ω, на обмотки возбуждения возбудителя и генератора подаются номинальные значения напряжений U₂ и U₃, при этом напряжение генератора U_г равно заданному значению. Если увеличить задающее воздействие U₀, увеличится напряжение U₁ и, соответственно, напряжение генератора U_г. Если увеличится ток нагрузки I_н, напряжения генератора U_г и обратной связи по напряжению U_ос уменьшатся, но увеличится напряжение обратной связи по току U_i . При правильном выборе параметров системы произойдет увеличение напряжения U₁, полностью компенсирующее, в статическом режиме, влияние тока нагрузки на напряжение генератора.

Влияние изменения скорости вращения дизеля на напряжение генератора компенсируется (в статическом режиме) введением сигнала U_ω с тахогенератора в цепь формирования напряжения U₁.