Zakład Maszyn
Podstawy automatyki
Technologicznych
Nazwisko i imię: Semestr: Wydział: Kierunek: Grupa
Jędrzej Kozerawski dziek./lab:
4 BMiZ Mechatronika
Zuzanna Janicka
2/1
Urszula Jarych
Temat ćwiczenia:
Regulator typu P i PI w układzie sterowania prędkością obrotową silnika prądu
stałego.
Data wykonania ćwiczenia: Data i podpis prowadzącego: Ocena:
25.05.2012r.
1. Badany silnik:
2. Obciążenie 10 mNm, wartość wzmocnienia członu proporcjonalnego Kp=1, wartość wzmocnienia członu całkującego Ki=20, sprzężenie
zwrotne włączone
Czerwonym kolorem jest zaznaczony wykres prędkości rzeczywistej, czarnym wartość prędkości zadanej, a zielonym  wartość uchybu regulacji.
Górny wykres (kolor czarny) ukazuje przebieg przyspieszenia, a dolny wykres (kolor zielony) ukazuje przebieg wartości prądu.
3. Obciążenie 10 mNm, Kp = 3, Ki=0, sprzężenie zwrotne włączone:
4. Obciążenie 10 mNm, Kp = 30, Ki=2, sprzężenie zwrotne włączone
5. Obciążenie 10mNm, Kp=30, Ki=2, sprzężenie zwrotne wyłączone
6. Obciążenie 10mNm, Kp=3, Ki=0, sprzężenie zwrotne wyłączone
7. Obciążenie 10mNm, Kp=1, Ki=20, sprzężenie zwrotne wyłączone
8. Obciążenie 20 mNm, Kp=1, Ki=20, sprzężenie zwrotne włączone
9. Obciążenie 40mNm, Kp=1, Ki=20, sprzężenie zwrotne włączone
10. Obciążenie 30mNm, Kp=1, Ki=20, sprzężenie zwrotne włączone
11. Obciążenie 30 mNm, Kp=1, Ki=20, sprzężenie zwrotne wyłączone
12. Wnioski
a. Prędkość rzeczywista i uchyb:
Wzrost wartości wzmocnienia członu proporcjonalnego powoduje szybki wzrost wartości prędkości, jego gwałtowne zmiany, charakterystyka
jest w miejscu rozpoczęcia ruchu wywołanego wprowadzeniem obciążenie (po t=1s) jest prawie pionowa dla dużych wartości Kp. Wzrost
natomiast wartości wzmocnienia członu całkującego powoduje łagodne zmiany prędkości, która stara się nadążyć za zadaną wartością
prędkości. Przy braku członu całkującego prędkość rzeczywista nie odpowiada wartości prędkości zadanej, pomimo istnienia sprzężenia
zawrotnego. Istnieje duży uchyb regulacyjny, który powiększa się po dołożeniu momentu obciążenia. Dla małych Ki, i dużych Kp prędkość
rzeczywista jest trochę mniejsza od zadanej i powstaje drobny uchyb, a zmiana prędkości spowodowana dołożeniem momentu obciążenia nie
jest regulowana, co zwiększa uchyb.
Dla dużej wartości Kp i małej Ki przy wyłączonym sprzężeniu zwrotnym wykres prędkości rzeczywistej dąży bardzo szybko do
nieskończoności, a uchyb jest bardzo duży. Przy braku członu całkującego (Ki=0) następuje przeregulowanie i wartość prędkości rzeczywistej
przekracza ok 3-krotnie wartość prędkości zadanej (z powoduje wartości Kp=3 i wyłączonego sprężenia zwrotnego), dołożenie momentu
obciążenia powoduje spadek prędkości, która nie jest niwelowana lub regulowana. Bardzo duże przekroczenie prędkości zadanej występuje
również przy zastosowaniu małego Kp i bardzo dużego Ki oraz braku sprzężenia zwrotnego. Prędkość rzeczywista rośnie w bardzo dużym
tempie i wychodzi poza zakres naszej skali, co utrudnia dalsze spostrzeżenia. Zjawisko taki jest bardzo niebezpieczne dla silnika, gdyż jego
budowa i konstrukcja może nie wytrzymać tak dużych prędkości.
Wzrost dokładanego po czasie t=1 [s] momentu obciążenia, przy tych samych parametrach (sprzężenie zwrotne włączone, duże Ki, małe Kp)
powoduje zwiększenie się chwilowego uchybu (nagły spadek prędkości rzeczywistej), lecz po mniej więcej tym samym czasie prędkość wraca
z powrotem do wartości prędkości zadanej.
b. Przyspieszenie:
Dla dużych wartości Ki i małych Kp przy włączonym sprzężeniu zwrotnym przyspieszenie niemalże natychmiastowo rośnie do b. dużych
wartości, a następnie delikatnie opada, przez co zajmuje to sporo czasu w porównaniu z układem przy małym lub nawet zerowym
wzmocnieniem Ki i dużym Kp, gdzie czas przyspieszania przy rozruchu i po zadziałaniu momentu jest relatywnie krótki lub nawet drastycznie
krótki.
Przy braku sprzężenia zwrotnego i dużych wartościach Ki, dla których silnik osiąga znaczne prędkości, przyspieszenie stale utrzymuje się na
bardzo wysokim poziomie co świadczy o stałym rozpędzaniu się wirnika, co jest niebezpieczne dla maszyny.
Wraz ze wzrostem dodawanego momentu obciążenia przy tych samych parametrach (sprzężenie zwrotne włączone, duże Ki, małe Kp) rośnie
oscylacja przyspieszenia po zadziałaniu momentu. Dla małych obciążeń, zarówno czas przyspieszania jak i jego wartość jest relatywnie niska,
ale przy większych momentach czas ten wydłuża się, a wartość wychylenia od 0 widocznie odznacza się na wykresie.
c. Prąd:
Dla małych wartości Kp i dużych Ki, przy włączonym sprzężeniu zwrotnym prąd rozruchu jest niewielki i szybko zanika do małych wartości, a
następnie po zadziałaniu momentu wzrasta i utrzymuje się na stałym, niskim poziomie już na stałe. Wraz ze wzrostem wartości wzmocnienia
Kp, prąd rozruchu staje się coraz większy, a czas jego płynięcia coraz krótszy. Jest to niebezpieczne zjawisko i niepożądane z powodu
nadmiernego prądu często przekraczającego wartości znamionowe, będącego niebezpieczeństwem dla prawidłowej pracy silnika.
Przy wyłączonym sprzężeniu zwrotnym prąd jest bardzo duży i płynie przez cały czas, wzrastając w okresie rozruchu (chwilowo) oraz na stałe
po zadziałaniu momentu obciążenia. Dla dużego Ki i małego Kp prąd stale rośnie ze względu na stale zwiększającą się prędkość.
Wraz ze wzrostem dodawanego momentu obciążenia przy tych samych parametrach (sprzężenie zwrotne włączone, duże Ki, małe Kp) rośnie
wartość prądu pobieranego przez silnik po zadziałaniu tego momentu.