Laboratorium podstaw automatyki i sterowania

Temat: Regulacja w układzie ze sprzężeniem od zakłócenia.

Prowadzący zajęcia : dr inż. Henryk Urzędniczok

Data: 25.02.2009

Sekcja 5

Grupa EE

Studenci:

Rafał Kumala

Mirosław Pastor

Albert Straszak

Andrzej Sapeta

1.Cel ćwiczenia :

Badanie układu stabilizacji prędkości obrotowej silnika pracującego w warunkach zmiennego obciążenia.

Porównanie właściwości statycznych i dynamicznych układu regulacji sprzężenia od zakłócenia przy zmianach wartości zadanej i obciążenia.

2.Schemat badanego układu:

Rys. 1. Schemat blokowy układu regulacji prędkości obrotowej silnika prądu stałego.

Rys. 2. Schemat ideowy układu regulacji prędkości obrotowej silnika prądu stałego.

3.Wyznaczenie charakterystyk statycznych układu :

Opis metody pomiaru:

Poprzez zmianę rezystancji obciążenia prądnicy którą stanowi opornica dekadowa regulowaliśmy prąd obciążenia, prądnica jest sprzężona poprzez wał z silnikiem ,toteż zmiana obciążenia powoduje zmianę momentu hamującego, czyli w rezultacie zmianę prędkości obrotowej układu. Pomiary przeprowadzaliśmy dla dwóch wartości napięcia zasilania.

a) charakterystyka obciążenia n=f(I₂) dla U_z=const;

Tabela pomiarowa nr1

Uz=4,5[V]		Uz=5,52[V]
n=[obr/min]	I2[mA]	n=[obr/min]	I2[mA]
725	313	961	454
778	262	1047	386
812	237	1118	340
847	204	1168	303
892	170	1245	245
917	151	1285	202
946	122	1334	180
984	97	1389	140
1000	87	1436	113
1031	73	1465	82
1056	54	1496	61
1077	36	1498	52
1091	20	1515	40
1120	6	1536	18

b) charakterystyka sterowania n=f(U_z) dla R=const, R=0;

Tabela pomiarowa nr2

n[obr/min]	Uz[V]
1080	6,00
1000	5,70
961	5,52
899	5,22
834	4,98
760	4,74
730	4,50
691	4,20
617	3,96
522	3,66
440	3,30
420	3,00
320	2,76
250	2,52

c)Wyznaczenie współczynnika k_r (wartość wzmocnienia w pętli sprzężenia zwrotnego)

wartość odczytana z charakterystyki n=f(I₂)

4.Wyznaczenie charakterystyk dynamicznych:

Nastawy

k_R=4,0

k_W=1,0

n=1296[obr/min]

I₁=0,9[A]

U_RN=0,005[V]

I₂=6[mA]

U_S=4,98[V]

Opis metody pomiaru:

Przy wyznaczaniu charakterystyk dynamicznych korzystaliśmy z opcji pomiarów

dynamicznych w programie zadając skokową zmianę obciążenia prądnicy od wartości maksymalnej do minimalnej, obserwując przebiegi.

Przebiegi:

a)wyłączone obciążenie

b) załączone obciążenie

Odczytana stała czasowa T=0,2[s]

Przeprowadzone zostały także pomiary wyznaczenia optymalnego współczynnika
,

tak aby, niezależnie od zmian obciążenia utrzymana była stała prędkość obrotowa silnika.

Z naszych obserwacji wynikało że wartość
powinna wynosić
4

5.Wnioski:

Charakterystyki statyczne n=f(I₂) mają charakter prostoliniowy, zwiększając obciążenie w układzie prądnicy zmniejsza się prędkość obrotowa silnika, charakterystyki te posłużyły nam do wyznaczenia współczynnika k_R.

Wyznaczony z charakterystyk statycznych n=f(I₂) współczynnik k_R=3,7 dla prędkości 1000obr/min, różni o 0,3 od ogólnego współczynnika k_R=4 wyznaczonego tak aby prędkość obrotowa silnika jak najmniej zmieniała się przy zmianach obciążenia.

Wyznaczona charakterystyka sterowania n=f(U_z) dla R=0; ma przebieg prostoliniowy, widać

z niej że zwiększając napięcie zasilania zwiększamy obroty silnika.

Zaobserwowane przebiegi podczas pomiarów w stanach dynamicznych pokazują jak układ podczas załanczania silnika zachowuje się przechodząc skokowo od jednego stanu do drugiego. Wyrażnie widać że przejście odbywa się z określonym czasem charakteryzowanym przez stałą czasową, w naszym przypadku ta stałą wynosiła 0,2.

5

---