MECHATRONIKA II	LABORATORIUM Z WPROWADZENIA DO MECHATRONIKI.	11.12.2011
	Symulacja pracy silnika prądu stałego.

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest przeprowadzenie symulacji pracy silnika prądu stałego z wykorzystaniem pakietu oprogramowania LabVIEW Simulation Module. Symulacja obejmuje formułowanie modelu matematycznego oraz budowę odpowiadającej mu struktury graficznej w programie LabVIEW. Badane jest zachowanie się silnika przy sterowaniu w pętli otwartej.

Do przeprowadzenia symulacji przyjęto następujące parametry:

• moment bezwładności wirnika J = 1 $\frac{kg*m^{2}}{s^{2}}$

• współczynnik tłumienia układu mechanicznego b = 0.25 Nms

• stała silnika K = 0.6 Nm/A

• opór elektryczny R = 1 Ω

• indukcyjność L = 0.5 H

• V: napięcie źródła (wejście)

• θ: kat obrotu wałka silnika (wyjście)

• założono, że stojan i wirnik są ciałami sztywnymi.

Oznaczenia użyte na wykresach:

- Y_ust - poziom sygnału wyjściowego w stanie ustalonym,

- czas regulacji (czas ustalania) TR – czas, po którym wartość sygnału wyjściowego układu nie

będzie odbiegać od wartości tego sygnału w stanie ustalonym o więcej niż 2%,

- czas narastania TN – czas, w ciągu którego sygnał wyjściowy układu osiąga 90% wartości tego

sygnału w stanie ustalonym,

Ponadto możemy wyznaczyć przeregulowanie S=(YMAX - YUST )/YUST– stosunek wartości maksymalnej uchybu sygnału do wartości sygnału w stanie ustalonym.

	Wsp.	Wykres	Opis
J = 1 B = 0.25 K = 0.6 R = 1 L = 0.5	J = 1 B = 0.25 K = 0.6 R = 1 L = 0.5		YUST=0.98 TN=3.5s TR=5.3s YMAX=0.98 S=0
	J2 =0.5*J		YUST=0.98 TN=1.9s TR=2.3s YMAX=1 S≈0.02 Zmniejszenie momentu bezwładności wirnika o połowę powoduje, że czas regulacji oraz narastania zmniejsza się o ok. 50%. Pojawia się niewielkie przeregulowanie sygnału.
	J3 =1.5*J		YUST=0.98 TN=5.4s TR=8.8s YMAX=0,98 S=0 Zwiększenie momentu bezwładności znacząco wpłynęło na wartości czasu regulacji i narastania. Tr wzrosło o ok.6.5 s, a Tn o ok. 3.5s. A wiec znaczaco opóźnia rozruch silnika.
	B2 = 0.5*b		YUST=1.23 TN=4.4s TR=6.4s YMAX=1.23 S≈0.02 Wraz z obniżeniem współczynnika tłumienia układu mechanicznego wzrasta pozim sygnału w stanie ustalonym Yust. , a więc wzrasta prędkość obrotowa silnika.Czasy narastania i regulacji wzrastają o ok.1s. czyli przejście do stanu ust. wydłuża się.
	B3 = 1.5*b		YUST=0.82 TN=3.15s TR=4.5s YMAX=0.82 S=0 Podwyższenie wsp. tłumienia powoduje spadek wartości sygnału w stanie ustalonym.Spada on o ok. 0.16. Zmniejszają się wartości Tr i Tn.
	K2 = 0.5*K		YUST=0.88 TN=6.9s TR=10s YMAX=0.88 S=0 Obniżenie stałej silnika K powoduje obniżenie Yust o ok. 0.1. Oraz wydłużenie czasów Tr i Tn. Brak przeregulowania
	K3 = 1.5*K		YUST=0.85 TN=1.9s TR=2.4s YMAX=0,87 S≈0.02 Zwiększenie stałej silnika K wpływa na zmniejszenie Yust o ok. 0.12 oraz zmniejszenie Tr i Tn o ok. 50%.

Wnioski

Obserwowaliśmy odpowiedzi skokowe układu na zmianę momentu bezwładności wirnika J, współczynnika tłumienia układu mechanicznego b oraz stałej silnika K. Tłumienie ma bezpośredni wpływ na predkość obrotową silnika. Im większe, tym prędkośc spada. Wartośc momentu bezwładności wpływa na szybkość rozruchu. Wraz ze wzrostem rozruch jest wolniejszy. Natomiast zmiana stałej K od wartości zadanej powodowała spadek prędkości obrotowej. Jednak im większa wartości stałej K tym szybszy rozruch silnika.

Zmiana każdego z badanych współczynników miała wpływ na przebieg odpowiedzi skokowej. Dzieki tym regulacjom możemy ustawić sobie parametry silnika zgodnie z naszymi oczekiwaniami.