Politechnika Śląska

Wydział Elektryczny

Studia wieczorowe

Sem. 6, PUE

LABORATORIUM PODSTAW AUTOMATYKI

REGULACJA NADĄŻNA

Prowadzący: mgr inż. Wiesław Domański

SEKCJA 1 :

Tomasz OLECH

Marek DUDEK

Grzegorz ŁOBODA

Adam KOŁODZIEJCZYK

Gliwice, dn. 28.10.2003

1. WPROWADZENIE.

Układy automatycznej regulacji klasyfikuje się między innymi ze względu na założenia dotyczące charakteru zmienności czasowej wartości zadanej. Wyróżnia się wówczas następujące grupy:

• układy regulacji stałowartościowej (automatycznej stabilizacji);

• układy regulacji programowej;

• układy regulacji nadążnej (śledzące).

W układach regulacji nadążnej wartości zadane wielkości regulowanej są zmienne,

lecz zmienność ta ma charakter stochastyczny, tzn. niemożliwy do wcześniejszego przewidzenia i opisania równaniem funkcyjnym. Od układów regulacji nadążnej wymaga się odwzorowania na wyjściu przebiegu czasowego wartości zadanej, tak aby błąd regulacji nie przekroczył założonych wartości dopuszczalnych.

Przykładem regulacji nadążnej jest tzw. serwomechanizm - elektromechaniczny układ regulacji położenia. W ćwiczeniu stosowany jest rejestrator autokompensacyjny wyposażony w dwa serwomechanizmy przesuwające karetkę z pisakiem w dwóch prostopadłych kierunkach (x i y). Do wejścia toru x doprowadzone jest napięcie narastające liniowo, powodujące liniowe przesuwanie karetki w kierunku x, co tworzy mechanizm podstawy czasu. Pozwala to uzyskać wykres przebiegu czasowego ruchu karetki w kierunku y. Układ w torze y został zmodyfikowany tak, aby możliwe było nastawianie wartości niektórych parametrów k_w, k_, k_v.

Schemat blokowy badanego układu:

2. POMIARY.

W celu wyznaczenia poszczególnych współczynników badanego układu k_wmax, k_max oraz k_vmax wykorzystane zostały pliki RN-1 - RN-6, wszystkie pozostałe pliki RN-7 - RN-30 posłużyły nam do określenia wpływu zmian współczynników k_w, k_, k_v na otrzymaną odpowiedź wyjściową.

3. WYKRESY.

a) Wyznaczenie parametrów silnika i przekładni RN-1, RN-2;

b) Wyznaczenie współczynnika wzmocnienia statycznego prądnicy tachometrycznej RN-3,

RN-4;

c) Wyznaczenie wzmocnienia wzmacniacza RN-5, RN-6;

d) Badanie procesu regulacji: wpływ zmian współczynników k_w, k_, k_v na uzyskaną

odpowiedź wyjściową.

Legenda: X - t [ms]; Y - U [V]; oraz U_x, U_.

4. OBLICZENIA.

a) Wyznaczenie parametrów silnika i przekładni:

;

RN-1:

;

RN-2:

.

Ponadto wyznaczyliśmy stałą czasową układu silnik - przekładnie, która jest równa:

T ≈ 62 ms.

b) Wyznaczenie współczynnika wzmocnienia statycznego prądnicy tachometrycznej:

;

RN-3:

;

RN-4:

.

c) Wyznaczenie wzmocnienia układu mostkowego (przetwornik położenia):

;

;
;
;

;
;
;

.

d) Wyznaczenie wzmocnienia wzmacniacza:

;

RN-5:

;

RN-6:

.

e) Transmitancja zastępcza układu:

;

.

f) Pozostałe parametry opisujące układ:

-- wzmocnienie statyczne:

;

-- pulsacja drgań własnych:

;

-- współczynnik tłumienia:

.

5. WNIOSKI.

Przeprowadzone pomiary pozwoliły na określenie wszystkich charakterystycznych

parametrów układu k_s/k_, k_wmax, k_max oraz k_vmax oraz transmitancji zastępczej układu K(s). Ponadto zbadaliśmy charakter zmian przebiegu wyjściowego w zależności od zadanych wartości współczynników k_w, k_, k_v (badanie procesu regulacji).

Zauważamy, że najkorzystniejsze nastawy współczynników k_w, k_, k_v w układzie, przy których uzyskany przebieg wyjściowy w pełni oddaje charakter sygnału wejściowego, to: k_w=0,8; k_,; k_v=0,4 (RN-24).

Dla uzyskanych przebiegów czasowych obserwujemy również, że w przypadku prostokątnego sygnału wejściowego odpowiedź wyjściowa charakteryzuje się pewną stałą czasową, która nie występuje przy przebiegach wejściowych sinusoidalnych oraz piłokształtnych. Zmiany współczynnika k_ wpływają na wzmocnienie sygnału U_/U_x, zaś indywidualne zmiany współczynników k_w, k_v nie mają większego wpływu na charakter otrzymanej odpowiedzi wyjściowej (eliminacja drgań pisaka przez zmianę wartości k_v).

---