1. Wprowadzenie :

Układy regulacji nadążnej to rodzaj układów regulacji automatycznej , dla których wartość zadana regulowanej wielkości jest zmienna w czasie , przy czym w odróżnieniu od układów regulacji programowej zmiany te mają charakter przypadkowy ( niemożliwy do dokładnego przewidzenia). Zadaniem układu regulacji nadążnej jest odwzorować na wyjściu zmiany wartości zadanej. Tradycyjnie dla układów regulacji nadążnej , w których wielkością regulowaną jest położenie (liniowe lub kątowe) stosuje się nazwę serwomechanizmy.

W ćwiczeniu badane były właściwości statyczne i dynamiczne elementów układu oraz proces regulacji nadążnej na przykładzie układu regulacji zastosowanego w analogowym rejestratorze autokompensacyjnym.

2. 
   Schemat pomiarowy:

Zadaniem układu jest regulacja położenia α karetki w ślad za zmianami napięcia wejściowego U_X . Napięcie wejściowe jest sumowane z napięciami sprzężenia zwrotnego od aktualnego położenia karetki (U_m.) i od prędkości jej ruchu (U_V) . Napięcie wynikowe U₁ po wzmocnieniu zasila silnik prądu stałego napędzający (poprzez przekładnie) karetkę. W stanie równowagi U_m.=U_X , U_V = 0, a zatem U₁ = 0 i silnik nie zmienia położenia karetki.

Jest to układ z podwójnym sprzężeniem zwrotnym :

• układ mostka rezystancyjnego z potencjometrem realizuje sprzężenie od wartości wielkości wyjściowej (α)

• układ prądnicy tachometrycznej i tłumika realizują sprzężenie od prędkości zmian wielkości wyjściowej.

Prądnice za pomocą której prędkość ruchu karetki przetwarzana jest na napięcie U_V można potraktować jako przetwornik śledzący dla prędkości (zerowego rządu) i opisać modelem :

U_V = k_V*V =k_V dα/dt

Silnik napędzający karetkę poprzez zespół sprzężonych z nim przekładni mechanicznych można traktować jak element inercyjny pierwszego rzędu, ze względu na bezwładność masy wirującej oraz przesuwanej :

T dV(t)/dt + V(t) = k_s*U_{2 gdzie :} T - stała czasowa silnika

K_s - współczynnik wzm. stat.

Przekładnie mechaniczne przenoszą napęd z silnika na przesunięcie karetki. Stała prędkość obrotowa silnika przetworzona jest na stałą prędkość liniową karetki , a to oznacza liniowo zmieniające się położenie karetki. Przekładnie można zatem traktować jako układ całkujący :

Wyznaczanie transmitancji dla danego układu:

k_W(s) - transmitancja wzmocnienia wzmacniacza

k_S(s) - transmitancja silnika = k_s/(1+sT)

k_prze(s) - transmitancja przekładni = k_prze/s

k_m.(s) - transmitancja mostka

k(s) - transmitancja tłumika

k_V(s) - transmitancja prądnicy

Po uproszczeniu schematu blokowego badanego układu otrzymujemy transmitancję zastępczą :

Układ tej regulacji to obiekt drugiego rzędu, co dowodzi wyliczona powyżej transmitancja zastępcza.

Przebieg ćwiczenia :

1. Otwarte obie pętle sprzężeń :

Napięcie U_X - stałe

Wzmocnienie k_W - zmienne : 1 - 0,6 - 0,2

2. Zamknięta pętla sprzężenia α

K_w = 1

K_m - zmienne : 0,2 - 0,4 - 0,6

3. Zamknięta pętla sprzężenia od prędkości zmian wielkości wyjściowej

k_W = 1

k_m = 0,6

k_V - zmienne : 0,4 - 0,6 - 1

4. Wzmocnienie k_m na granicy stanu nieustalonego (przy większej amplitudzie U_X )

K_w = 1

K_v = 0,6

K_m.= 0,6

Wszystkie wzmocnienia k = 1

3. Wnioski.

Regulacja nadążna

3

---