Лабораторные работы / Система стабилизации углового положения платформы («Вер

САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

БАЛАКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИКИ ТЕХНОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЯ

ФАКУЛЬТЕТ ИНЖЕНЕРНО – СТРОИТЕЛЬНЫЙ

КАФЕДРА «УПРАВЛЕНИЕ И ИНФОРМАТИКА В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ»

Лабораторная работа №2

по дисциплине:

Локальные системы управления

Система стабилизации углового положения платформы («Вертолет»)

Выполнил ст. гр. УИТ-52

Ляляев Ю.В.____________

Принял преподаватель

Комлева О.А.____________

«____» ____________ 2008г.

Балаково 2008

Цель работы:

1. Изучение возможных принципов построения системы управления положением механического объекта.

2. Исследование одноконтурной системы регулирования углового положения платформы, расчет и реализация возможных вариантов корректирующих устройств.

3. Определение качественных показателей работы одноконтурной системы регулирования углового положения платформы для различных вариантов структурной организации.

4. Изучение принципов построения системы подчиненного (многоконтурного) регулирования положения платформы.

5. Ознакомление с принципами расчета регуляторов отдельных контуров системы подчиненного регулирования.

6. Аналитический расчет и экспериментальное определение статических и динамических характеристик системы подчиненного регулирования положения механического объекта.

Ход работы:

Одноконтурная система управления

Рассмотрим элементы структурной схемы и их математическое описание. В соответствии с исследованием ОУ (поворотной платформы (Пл)) передаточная функция его линеаризованной модели представляется в виде колебательного звена:

где параметры k_ОУ = 4.2, Т_ОУ =0,4 и ξ=0.02 меняются в зависимости от углового положения платформы и положения противовеса.

В качестве исполнительного двигателя используется электродвигатель постоянного тока типа Д-25-Г. Передаточная функция двигателя имеет вид:

где рад/(В·с); с; с

В работе используется трехкаскадный усилитель постоянного тока, обеспечивающий линейность характеристики в пределах ±27 В при максимальном токе нагрузки I = 2А, имеющий передаточную функцию:

где k_у = 16; Т_у = 4.2с.

Пропеллер имеет сложную нелинейную характеристику, однако, в линеаризованном варианте передаточная функция пропеллера принимается в виде безинерционного звена:

где коэффициент передачи пропеллера был определен путем аппроксимации его экспериментальных характеристик k_Пр = 0.000765 Н·с/рад.

Потенциометрический датчик (ПОС) для измерения углового положения платформы зафиксирован на оси, вокруг которого вращается платформа, и имеет следующие характеристики: тип датчика - ПТП 5К1, сопротивление 10 кОм, рабочий диапазон α = 330°, напряжение питания датчика Un = 93 В.

Передаточная функция датчика:

Вычислим общую передаточную функцию:

Чтобы определить показатели качества системы построим ее переходный процесс:

В связи с тем, что система не устойчива, показатели качества определить невозможно.

Трехконтурная система управления

Двигатель, имеющий передаточную функцию W_Д(s), в данном случае представлен в виде трех последовательно соединенных звеньев с передаточными функциями W_Д1(s), W_Д2(s) и W_Д3 (s), что необходимо для выделения промежуточных координат. На выходе передаточной функции W_Д1(s) получим ток якоря, на выходе передаточной функции W_Д2(s) имеем значение ЭДС двигателя и, наконец, на выходе W_Д3 (s) имеем значение скорости вращения вала двигателя.

где R_Я = R_ЯД + R_Ш - полное сопротивление якорной цепи, R_Я =2.62 Ом;

Т_Я =4с.

Некомпенсируемой частью контура тока является усилитель, имеющий малую постоянную времени ТУ. Таким образом, некомпенсируемая малая постоянная времени контура тока Тμ будет равна ТУ, Тμ=Т_У=4.2с.

Передаточная функция регулятора тока будет иметь вид:

где - коэффициент передачи регулятора тока.

Передаточная функция датчика тока имеет вид:

Выразим передаточную функцию замкнутого контура тока:

Учитывая передаточную функцию датчика ЭДС:

можно рассчитать регулятор ЭДС.

Для этого контура некомпенсируемой малой постоянной является сумма малых постоянных замкнутого контура тока 2Т_У и датчика ЭДС, равная якорной постоянной двигателя Т_Я=4с, т. е. Т_μ^’ = 2 Т_У + Т_Я=12.4с.

Передаточную функцию регулятора ЭДС:

где

- коэффициент передачи регулятора ЭДС.

Передаточная функция замкнутого контура ЭДС имеет вид:

Передаточная функцию регулятора положения:

где

- коэффициент передачи регулятора положения.

Передаточная функция датчика положения имеет вид:

Выразим передаточную функцию замкнутого контура положения, т.е. системы в целом:

Чтобы определить показатели качества системы построим ее переходный процесс:

Данная система является неустойчивой, следовательно оценки качества определить невозможно.

Вывод:

В ходе выполнения данной лабораторной работы был произведен расчет, и анализ двух систем: одноконтурной системы регулирования с последовательной интегро-дифференцирующей RC – цепью и трехконтурной системы подчиненного регулирования углового положения поворотной платформы. Исходя из этого, можно сделать вывод, что одноконтурная система является устойчивой, а трехконтурная неустойчивой и при этом обладает меньшим быстродействием.

7