Politechnika Śląska Wydział Elektryczny Laboratorium Podstaw Automatyki i Sterowania
|
Studia: inżynierskie Rok akademicki: 2008/2009 Semestr: VI |
Temat ćwiczenia: Regulacja ze sprzężeniem od zakłócenia |
|
Studenci: 1. Łukasz Tatoj 2. Łukasz Jędrzejczyk 3. Marcin Starczewski
|
Data wykonania: 04.03.2009 Grupa: PUE Sekcja: 4 |
Cel ćwiczenia
W ćwiczeniu badaliśmy układ stabilizacji prędkości obrotowej silnika prądu stałego, pracującego w warunkach zmiennego obciążenia. Stabilizacja realizowana jest w dwóch odrębnych układach regulacji, ze sprzężeniem od zakłócenia oraz od wielkości regulowanej. W ćwiczeniu dokonuje się porównania właściwości statycznych i dynamicznych obu układów regulacji przy zmianach wartości zadanej i zmianach obciążenia.
Schemat układu
Wyniki pomiarów
Dla charakterystyk sterowania
, dla
oraz
|
|
||
n [obr/min] |
U0 [V] |
n [obr/min] |
U0 [V] |
0 |
2 |
0 |
2,3 |
270 |
2.46 |
240 |
2,4 |
460 |
2,94 |
470 |
3,06 |
605 |
3,3 |
550 |
3,36 |
700 |
3,54 |
530 |
3,6 |
870 |
4,02 |
630 |
4,02 |
1030 |
4,32 |
700 |
4,38 |
1160 |
4,62 |
785 |
4,68 |
1330 |
5,04 |
850 |
5,04 |
1600 |
5,64 |
1000 |
5,4 |
1770 |
6 |
1105 |
6 |
Dla charakterystyk obciążenia
, przy zmiennym Robc dla Us = 4,5V; 5,52V
Us = 4,5V |
Us = 5,52V |
||
I2 [mA] |
n [obr/min] |
I2 [mA] |
n [obr/min] |
330 |
725 |
450 |
1000 |
277 |
800 |
390 |
1080 |
240 |
830 |
350 |
1140 |
200 |
900 |
280 |
1205 |
140 |
970 |
200 |
1320 |
90 |
1030 |
130 |
1430 |
50 |
1090 |
75 |
1490 |
30 |
1115 |
45 |
1520 |
18 |
1130 |
25 |
1570 |
|
|
15 |
1580 |
Pomiary ze współczynnikiem regulacji kR = 3,5 dla Us = 4,5V; 5,52V
Us = 4,5V |
Us = 5,52V |
||
I2 [mA] |
n [obr/min] |
I2 [mA] |
n [obr/min] |
560 |
1150 |
760 |
1540 |
360 |
1160 |
500 |
1550 |
170 |
1160 |
250 |
1600 |
60 |
1180 |
75 |
1610 |
25 |
1180 |
30 |
1610 |
Charakterystyki
Przebiegi uzyskane w programie komputerowym
Charakterystyki dynamiczne napięcia i prędkości obrotowej
Charakterystyki dynamiczne napięcia i prędkości obrotowej dla kR = 3,5
Charakterystyki dynamiczne napięcia i prędkości obrotowej dla kR = 3,5
Obliczenia
Dane:
Us1 = 4,5V
Us2 = 5,52V
RN2 = 0,82Ω
ΔI2 = 0,33A
kW = 1
Obliczamy przyrost napięcia:
ΔUs = Us2 - Us1 = 5,52 - 4,5 = 1,02V
Obliczamy wartość wzmocnienia:
Z wykresu możemy odczytać stałą czasową:
T = 0,25s
Oraz wzmocnienie
Wnioski
Z uzyskanych charakterystyk statycznych widać, że dla stałej rezystancji obciążenia równej odpowiednio zero oraz nieskończoność przy zmianach napięcia w pierwszym przypadku dla takiego samego napięcia uzyskujemy mniejsze prędkości obrotowe.
Na charakterystykach obciążenia możemy zauważyć spadek prędkości obrotowej wraz ze wzrostem prądu I2. Działo się tak dlatego, ponieważ nie ustawialiśmy żadnego współczynnika wzmocnienia układu regulacyjnego. Po ustawieniu kR na wartość 3,5 możemy zauważyć znaczną poprawę stabilności układu, nadal rośnie nam prąd, ale prędkość obrotowa utrzymuje się na w miarę równym poziomie, dla wartości napięcia 5,52V różnice były jednak większe niż dla napięcia 4,5V. To samo możemy zauważyć na charakterystykach dynamicznych zdjętych za pomocą programu komputerowego, prędkość obrotowa zarówno przed jak i po załączeniu obciążenia utrzymuje się na równym poziomie. Niestabilność prędkości obrotowej mogła być spowodowana złym doborem współczynnika wzmocnienia, wartość którą zadaliśmy okazała się mniejsza od wartości obliczonej równej 3,77.
Reasumując możemy powiedzieć, że układ regulacji ze sprzężeniem od zakłócenia (którym w naszym przypadku był prąd obciążenia) spełnił swoje zadanie utrzymując stałą prędkość obrotową niezależnie od warunków pracy.