Instytut Metrologii, Elektroniki i Automatyki
Laboratorium:	Automatyka i regulacja automatyczna
Temat ćwiczenia:	Regulacja ze sprzężeniem od zakłócenia
Data wykonania:	28.02.2012
kierunek, semestr: grupa: sekcja:	Elektrotechnika PUE 5

Cel ćwiczenia i sposób wykonania:

Celem ćwiczenia było zbadanie układu stabilizacji prędkości obrotowej silnika prądu stałego, pracującego w warunkach zmiennego obciążenia, traktowanego jak zakłócenie.

Do wykonania zadania użyliśmy układu regulacji z sprzężeniem od zakłócenia.

W pierwszej części ćwiczenia tor sprzężenia od zakłócenia był rozwarty. Należało zaobserwować zmiany prędkość obrotowej przy zmianach napięcia zasilania. Pomiary należało wykonać z obciążeniem i bez.

Następnie obserowawaliśmy zależności prędkości obrotowej przy zmianach prądu obciążenia prądnicy. Pomiary wykonywaliśmy dla dwóch zadanych napięć zasilających Us=5V oraz Us=6V. Kolejna część ćwiczenia polegała na zarejestrowaniu przebiegów prędkości obrotowej przy skokowych zmianach prądu obciążenia prądnicy oraz na wyznaczeniu optymalnej wartości współczynnika kr w torzes sprzężenia od zakłócenia.

Układ pomiarowy:

CHARAKTERYSTYKI STATYCZNE:

Charakterystyka sterowania:

Tabele pomiarowe:

Bez obciążenia	Z obciążeniem
U2 [V]	n [obr/min]
0	0
0,5	0
0,96	0
2,1	0
2,64	124
3	235
3,48	385
3,96	541
4,56	756
5,04	940
5,52	1122
6	1322

Charakterystyka sterowania:

Charakterystyka obciążenia:

Tabele pomiarowe:

U2=5V	U2=6V
Robc	I2 [mA]
100	22
50	34
25	57
13	88
6	142
3	189
1	245
0	288

Charakterystyka obciążenia:

Punkty przecięcia krzywych z prostą:

Punkt A Punkt B

X	Y
60	940

X	Y
435	940

Wyznaczenie współczynnika k_r :

$$k_{r} = \frac{U_{s}}{I_{2} \bullet R_{N2} \bullet k_{w}}$$

k_w=1

R_N2=0,82Ω

∆U_s=6V-5V=1V

∆I₂=435mA-60mA=375mA

$$k_{r} = \frac{1}{375 \bullet 10^{- 3} \bullet 0,82} = 3,3$$

Zależność prędkości od obciążenia n=f(R_obc)

Przebiegi przejściowe przy skokowych zmianach prądu obciążenia prądnicy I₂

• Otwarta pętla sprzężenia od zakłócenia, obwód z obciążeniem prądnicy rozwarty:

• Zwarta pętla sprzężenia od zakłócenia, rozwarty obwód z obciążeniem prądnicy, wartość wzmocnienia kr=0

• Zwarta pętla sprzężenia od zakłócenia, zwarty obwód z obciążeniem prądnicy, wartość wzmocnienia kr=0:

• Zwarta pętla sprzężenia od zakłócenia, zwarty obwód z obciążeniem prądnicy, wartość wzmocnienia kr=3,7:

Wnioski :

• Minimalna wartość napięcia zasilania przy której silnik zostaje wprawiony w ruch wynosi ok. Us=2V. Jest to spowodowane siła tarcia występującą w mechanicznych ruchomych częściach silnika ( np. łożyska).

• Charakterystyka sterowania bez obciążenia jest linia prostą natomiast po dołączeniu obciążenia liniowy przebieg funkcji zostaje zniekształcony a także zmienia się kąt nachylenia funkcji.

• Zwiększenie rezystancji w obwodzie prądnicy powoduje zmniejszenie prądu a to skutkuje wzrostem prędkości obrotowej. Natomiast zwiększenie prądu w obwodzie prądnicy powoduje zmniejszenie prędkości obrotowej silnika.

• Początkowo charakterystyka n=f(R_obc) szybko rośnie, niewielkie zmiany rezystancji obciążenia w obwodzie prądnicy powodują duży wzrost obrotów silnika, natomiast w dalszej części charakterystyki znaczne zmiany rezystancji powoduja nie wielki przyrost obrotów.

• Z charakterystyki obciążenia dla dwóch różnych napięc zasilania wynika że w celu utrzymania n=const przy zmiania prądu obciążenia I₂ w obwodzie prądnicy należy zmienić napięcie zasilania Us . Dla n=9400 [obr/min] przy zmianie I₂ o ∆I₂=[375mA] należy zwiększyć Us o 1[V]

• Wzmocnienia kr wyznaczone metoda doświadczalną wynosi kr=3,7 natomiast wzmocnienie kr wyznaczone metodą analityczną wynosi kr=3,3. Wartości te są do siebie zbliżone więc można je uznać za proprawne.