Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ОТУ_лаб_задания.doc
Скачиваний:
1
Добавлен:
12.11.2019
Размер:
200.19 Кб
Скачать

Лабораторная работа 1 Изучение временных характеристик типовых динамических звеньев

Цель работы: - изучить дифференциальные уравнения и передаточные функции,

описывающие типовые динамические звенья;

- исследовать графики переходных характеристик типовых

динамических звеньев.

Задание 1. Получить графики переходных характеристик следующих типовых звеньев

при двух видах входных воздействий:

1) Усилительное (пропорциональное) звено

Передаточная функция: W(p) = k , k =

2) Интегрирующее (астатическое) звено

Передаточная функция: W(p) = k/p , k = 1/Tи =

3) Инерционное (апериодическое) звено I-го порядка

Передаточная функция: W(p) = k/(Tp+1) , k = , T =

4) Звено чистого запаздывания

Передаточная функция: W(p) = e- p , =

5) Колебательное звено

Передаточная функция: W(p) = k/(T2p2 + 2 Tp + 1) , k = , T = , =

Виды входных воздействий:

а) Единичное ступенчатое воздействие б) Импульсное воздействие

1

t= t1= t2=

Задание 2. Исследовать устойчивое колебательное звено, подавая на его вход

единичное ступенчатое воздействие и варьируя значения следующих параметров

его передаточной функции:

- коэффициента передачи k в диапазоне 0.5 - 2.5 (при исходных значениях T и );

- постоянной времени T в диапазоне 5 - 25 с (при исходных значениях k и );

- коэффициента затухания в диапазоне 0.1 - 0.9 (при исходных значениях k и T ).

Примечание: каждый из параметров достаточно проварьировать 3 раза.

Определить зависимость максимального отклонения Xmax и длительности переходного процесса tпп , как функций от параметров k , T и .

Результаты исследований представить в виде графиков.

Сделать выводы по работе:

- описать и объяснить реакцию типовых динамических звеньев на каждое из входных

воздействий, исходя из их дифференциальных уравнений и передаточных функций;

- проанализировать, как влияют изменения значений k, T и на форму, максимальное

отклонение и длительность переходного процесса в колебательном звене.

Лабораторная работа 2 Исследование замкнутой автоматической системы регулирования

Цель работы: - изучить свойства объекта регулирования;

- исследовать влияние законов регулирования и параметров настройки

регуляторов на прямые показатели качества работы АСР.

Задание:

Объект регулирования представлен в виде последовательного соединения двух инерци-онных звеньев I-го порядка (1 и 2) и звена чистого запаздывания (3). Передаточные функции звеньев: W1(p)= k1/(T1p+1) , k1 = , T1 =

W2(p)= k2/(T2p+1) , k2 = , T2 =

W3(p)= e- p , =

В схемах АСР в качестве регуляторов используются:

- пропорциональный регулятор (П-регулятор) с передаточной функцией Wп(p) = kп ;

- изодромный регулятор (ПИ-регулятор) с передаточной функцией Wпи(p) = kпи(Tизp+1)/Tизp

Исследования АСР проводить при подаче единичного ступенчатого воздействия (t = 2) и импульсного воздействия (t1 = 5, t2 = 15).

Порядок выполнения работы:

1. Получить кривые переходного процесса для выходной величины объекта регулирования x(t) (рисунок 1), подавая по очереди на его вход единичное ступенчатое и импульсное воз-

д ействия. 1 2 3

f(t) x(t)

W1(p) W2(p) W3(p)

Рисунок 1 – Структурная схема объекта регулирования

По графику переходной характеристики определить параметры передаточной функции объекта: коэффициент передачи kоб , постоянную времени Tоб и время запаздывания об .

По графику импульсной характеристики определить максимальное отклонение выходной величины Xmax и время tр окончательного вхождения величины x(t) в область, заданную вокруг ее установившегося значения, т.е. в зону , где составляет 5% от задания.

Оценить свойства объекта регулирования.

2. Исследовать работу одноконтурной АСР (рисунок 2) с П-регулятором при отработке единичного ступенчатого воздействия по заданию y(t) (при этом f(t) = 0), изменяя параметр настройки регулятора kп в диапазоне 0.5 - 2.

Определить зависимость величины статической ошибки регулирования (как разницы между фактически установившимся значением выходной величины x(t) и тем ее значением, которое должно было бы установиться) от изменения kп. Найти критическое значение kпкр, соответствующее границе устойчивости системы.

f(t)

объект

y(t) (t) (t) z(t) x(t)

Wрег(p) W1(p) W2(p) W3(p)

-

Рисунок 2 – Структурная схема одноконтурной АСР

3. Получить график переходного процесса в одноконтурной АСР (рисунок 2) с ПИ-регулято-ром (при любом одном значении kпи из диапазона 0.5 - 2 и Tиз из диапазона 10 - 60 с) при отработке единичного ступенчатого воздействия по заданию y(t) (при этом f(t) = 0). Убедиться в отсутствии статической ошибки.

4. Исследовать работу одноконтурной АСР (рисунок 2) с П-регулятором при отработке импульсного воздействия по возмущению f(t) (при этом y(t) = 0), изменяя параметр настройки kп в диапазоне 0.5 - 2.

Построить графики зависимости Xmax и tр от изменения kп. Определить оптимальное зна-чение kпопт, соответствующее минимальному времени переходного процесса tр.

5. Исследовать работу одноконтурной АСР (рисунок 2) с ПИ-регулятором при отработке импульсного воздействия по возмущению f(t), изменяя параметры настройки регулятора kпи в диапазоне 0.5 - 2 (при этом Tиз=const) и Tиз в диапазоне 10 - 60 с (при этом kпи=const).

Построить графики зависимости Xmax и tр от изменения kпи и Tиз. Определить оптимальные значения kпиопт и Tизопт, соответствующие минимальному времени переходного процесса tр.

6. В отчете о работе представить:

- графики кривых разгона объекта регулирования, полученные при двух типах внешних воздействий (пункт 1);

- график зависимости величины статической ошибки регулирования от изменения kп

( = F(kп) ) и графики переходных процессов в АСР с П-регулятором, иллюстрирующие изменение статической ошибки регулирования (пункт 2);

- график переходного процесса в одноконтурной АСР с ПИ-регулятором (пункт 3);

- таблицы, иллюстрирующие поиск оптимальных настроек П- и ПИ-регуляторов (пункты 4 и 5), и построенные по их данным графики зависимостей характеристик переходных процессов (tр, Xmax) от варьируемых параметров настройки регуляторов ;

- графики переходных процессов, соответствующих оптимальным значениям настроечных параметров П- и ПИ-регуляторов.

Сделать подробные выводы по каждому пункту работы.

Завершить выводы выбором АСР, обеспечивающей наибольшее быстродействие.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3

Устойчивость автоматических систем регулирования

Цель работы: освоение техники выделения областей устойчивости в пространстве

параметров настройки регулятора и оценка качества переходных

процессов, полученных при определенных комбинациях значений

настроечных параметров.

Задание: дана структурная схема линейной АСР kоб

y(t) (t) (t) x(t) Wоб(p) =

Wрег(p) Wоб(p) (T1p+1)(T2p+1)

kоб = , T1 = , T2 =

kрег

Wрег(p) = , где Tб - постоянная времени балластной инерционности

Tбp+1 реального П-регулятора.

kрег = , Tб =

Порядок выполнения работы:

1. Построить кривые D-разбиения в плоскости изменения значения коэффициента K, в плос-

кости изменения значения Tб , в плоскости изменения значений K и Tб одновременно.

2. Рассчитать корни характеристического уравнения замкнутой системы и построить корне-

вые годографы для ряда точек, указанных преподавателем на плоскостях кривых D-раз-

биения, при изменении: а) значения K ; б) значения Tб ; в) значений K и Tб одновременно.

3. Построить графики амплитудно-фазовых частотных характеристик (АФЧХ) разомкнутой

системы для всех исследуемых точек.

4. В инструментальной среде VisSim получить графики переходных процессов для всех

исследуемых точек.

Отчет о работе должен содержать:

- вывод характеристического уравнения замкнутой системы;

- графическое выделение областей, претендующих на устойчивость, для каждой из постро-

енных кривых D-разбиения;

- проверку выделенных областей на устойчивость, используя для этой цели коэффициенты

характеристического уравнения замкнутой системы (методика приведена в учебнике “Тео-

рия автоматического управления”/Под ред. А.А.Воронова, глава “Устойчивость линейных

САУ”, § “Построение областей устойчивости в плоскости параметров системы”, пример);

- допустимые диапазоны изменения настроечных параметров П-регулятора (K и Tб), в преде-

лах которых система устойчива (с учетом некоторого запаса устойчивости);

- анализ влияния изменяемых параметров настройки (K и Tб) П-регулятора (или коэффици-

ентов характеристического уравнения) на корни характеристического уравнения замкнутой

системы;

- оценку запаса устойчивости системы по корневым годографам;

- определение величины запаса устойчивости по модулю и по аргументу для всех исследуе-

мых точек с помощью критерия Найквиста;

- анализ влияния изменяемых параметров K и Tб на АФЧХ разомкнутой системы;

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.