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

1. 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.

1. Schemat układu

2. Wyniki pomiarów

Dla charakterystyk sterowania n = f(U₀), dla R_obc = ∞ oraz R_obc = 0

Robc = ∞	Robc = 0
n [obr/min]	U0 [V]
0	2
270	2.46
460	2,94
605	3,3
700	3,54
870	4,02
1030	4,32
1160	4,62
1330	5,04
1600	5,64
1770	6

Dla charakterystyk obciążenia n = f(I₂), przy zmiennym R_obc dla U_s = 4,5V; 5,52V

Us = 4,5V	Us = 5,52V
I2 [mA]	n [obr/min]
330	725
277	800
240	830
200	900
140	970
90	1030
50	1090
30	1115
18	1130

Pomiary ze współczynnikiem regulacji k_R = 3,5 dla U_s = 4,5V; 5,52V

Us = 4,5V	Us = 5,52V
I2 [mA]	n [obr/min]
560	1150
360	1160
170	1160
60	1180
25	1180

1. Charakterystyki

2. Przebiegi uzyskane w programie komputerowym

Charakterystyki dynamiczne napięcia i prędkości obrotowej

Charakterystyki dynamiczne napięcia i prędkości obrotowej dla k_R = 3,5

Charakterystyki dynamiczne napięcia i prędkości obrotowej dla k_R = 3,5

1. Obliczenia

Dane:

U_s1 = 4,5V

U_s2 = 5,52V

R_N2 = 0,82Ω

ΔI₂ = 0,33A

k_W = 1

Obliczamy przyrost napięcia:

ΔU_s = U_s2 - U_s1 = 5,52 – 4,5 = 1,02V

Obliczamy wartość wzmocnienia:

$$k_{R} = \frac{U_{s}}{I_{2} \times R_{N2} \times k_{w}} = \frac{1,02}{0,33 \times 0,82 \times 1} = 3,77$$

Z wykresu możemy odczytać stałą czasową:

T = 0,25s

Oraz wzmocnienie

$$k = \frac{n}{U} = \frac{1080}{4,7} = 229,8$$

1. 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 k_R 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.