На рис. 4 приняты следующие обозначения:

U_з – напряжение задания скорости вращения исполнительного двигателя, вырабатываемое задающим устройством;

K_у и Т_у – коэффициент передачи по напряжению и постоянная времени усилителя мощности;

U_m – максимальное выходное напряжение усилителя мощности;

R_я , L_я – сопротивление и индуктивность обмотки якоря двигателя;

i_я – ток якоря;

с_м – коэффициент момента;

c_е – коэффициент противо-ЭДС;

M_с – момент сопротивления вращению двигателя;

J – момент инерции вращающихся частей, приведенный к валу двигателя;

ω – скорость вращения двигателя.

Математическая модель системы регулирования скорости вращения исполнительного двигателя, построенной по принципу регулирования по отклонению, в виде структурной схемы представлена на рис. 5.

Как видно из рис. 5, в системе регулирования, построенной по принципу регулирования по отклонению, введена отрицательная обратная связь по скорости вращения исполнительного двигателя. Коэффициент передачи сигнала обратной связи на рис. 5 обозначен K_ос.

Описание лабораторной установки

Исследование систем управления скоростью вращения исполнительного двигателя проводится на персональных ЭВМ с использованием пакета Simulink, входящего в среду программных средств MATLAB.

Подготовка к выполнению работы

1. Ознакомиться с блоком Saturation раздела Nonlinear (Discontinuities) библиотеки пакета Simulink [2-4].

2. Ознакомиться с математическими моделями систем регулирования скорости вращения исполнительного двигателя, построенными по принципу разомкнутого регулирования и по принципу регулирования по отклонению.

3. Оформить теоретическую часть отчета.

Порядок выполнения работы

1. При выполнении лабораторной работы значения параметров математической модели двигателя постоянного тока независимого возбуждения принять равными рассчитанным для заданного преподавателем варианта исходных данных табл. 1 лабораторной работы № 1.

Значение напряжения задания скорости вращения исполнительного двигателя U_з принять равным 10 В.

Постоянную времени Т_у усилителя мощности принять равной 0,01 с.

2. Ввести в ПЭВМ машинную модель системы регулирования скорости вращения исполнительного двигателя, построенной по принципу разомкнутого регулирования, с использованием блоков разделов Sources, Continuous, Math (Math Operations), Sinks и блока Saturation раздела Nonlinear (Discontinuities) библиотеки пакета Simulink.

Коэффициент передачи по напряжению усилителя мощности K_у рассчитать по формуле:

,

где U_{дв ном} – номинальное напряжение двигателя.

3. Построить графики переходных процессов в системе регулирования скорости, построенной по принципу разомкнутого регулирования, при скачкообразном изменении напряжения задания скорости вращения исполнительного двигателя U_з на величину 10 В при моментах сопротивления движению M_с=0 и M_с=М_{дв ном}, где М_{дв ном} – номинальный момент двигателя. Значения М_{дв ном} приведены в таблице 1 лабораторной работы № 1.

Дать оценку отклонения установившейся скорости вращения исполнительного двигателя от его номинальной скорости вращения при разных значениях момента сопротивления движению.

4. Ввести в ПЭВМ машинную модель системы регулирования скорости вращения исполнительного двигателя, построенной по принципу регулирования по отклонению, с использованием блоков библиотеки пакета Simulink.

Коэффициент передачи сигнала обратной связи по скорости K_ос рассчитать по формуле:

,

где ω_ном – номинальная скорость вращения двигателя.

Значения ω_ном приведены в таблице 1 лабораторной работы № 1.

5. Проанализировать влияние величины коэффициента передачи K_у в системе по рис. 5 на качество переходного процесса при скачкообразном изменении U_з на величину 10В и отклонение установившейся скорости вращения ИД от его номинальной скорости вращения при M_с=0 и M_с=М_{дв ном}.

6. Провести сравнение точности поддержания номинальной скорости вращения исполнительного двигателя в системах по рис. 4, 5 при M_с=0 и M_с=М_{дв ном}.