Laboratorium podstaw automatyki i sterowania

„Regulacja nadążna”

Grupa EE

Sekcja 5

Studenci:

Albert Straszak

Mirosław Pastor

Rafał Kumala

Andrzej Sapeta Prowadzący:

dr inż. Henryk Urzędniczok

data wykonania: 6.03.2009

1. Cel ćwiczenia.

Badanym układem regulacji nadążnej jest rejestrator autokompensacyjny wyposażony w dwa serwomechanizmy przesuwające karetkę z pisakiem w dwóch prostopadłych kierunkach. W przeprowadzanym ćwiczeniu należy przeprowadzić identyfikację poszczególnych elementów badanego układu regulacji nadążnej przy pomocy wyznaczonych charakterystyk statycznych i dynamicznych, jak również zbadać działanie układu regulacji.

W przeprowadzonym ćwiczeniu należy wyznaczyć:

-parametry silnika i przekładni

- współczynnik wzmocnienia statycznego prądnicy tachometrycznej

- wzmocnienie mostkowego układu pomiaru położenia

- wzmocnienie wzmacniacza

- transmitancję zastępczą

- wzmocnienie statyczne

- pulsację drgań własnych nietłumionych

- współczynnik tłumienia

1. Schemat blokowy układu.

1. Wyznaczanie parametrów układu regulacji.

1. odpowiedź układu na sygnał skokowy przy wyłączonych sprzężeniach zwrotnych:

2. wyznaczanie parametrów silnika i przekładni:

- stosunek wzmocnienia statycznego i widmowego:

- stała czasowa:

1. wartość ustalona napięcia U_vust dla odpowiedzi skokowej:

1. wyznaczanie współczynnika wzmocnienia statycznego prądnicy tachometrycznej:

W celu wyznaczenia współczynnika wzmocnienia statycznego prądnicy tachometrycznej należy w trakcie rejestracji odpowiedzi sokowej silnika i przekładni zmierzyć wartość ustaloną napięcia U_vust .

1. wyznaczanie wzmocnienia mostkowego układu pomiaru położenia:

Pomiaru dokonujemy przy odłączonym napięciu wejściowym (U_S =0). Dla znanym dwóm dowolnym położeniom karetki dokonujemy pomiaru odpowiadających im napięć:

1. wyznaczanie wzmocnienia wzmacniacza:

Pomiaru wzmocnienia wzmacniacza dokonujemy przy wyłączonym sprzężeniu zwrotnym, potencjometr ustawiamy w położeniu równym jeden (położenie potencjometru w pozycji jeden odpowiada wartości równej sto). Do wejścia układu doprowadzamy napięcie o znanej amplitudzie, a następnie dokonujemy pomiaru odpowiadającej mu amplitudzie sygnału wyjściowego:

1. Wielkości charakterystyczne układu regulacji.

1. transmitancja zastępcza układu:

2. wzmocnienie statyczne:

3. pulsacja drgań własnych nietłumionych:

4. współczynnik tłumienia:

1. Wykresy.

1. wpływ zmian parametru k_W:

1. stan ustalony:

Dla wartości poszczególnych wzmocnień równych: k_α=1, k_W=0,45, k_V =0,15 dla badanego układu regulacji nadążnej uzyskuje się stan ustalony – napięcie proporcjonalne do położenia karetki Uα = Ux.

1. wpływ zmian k_V:

• k_V =0

• k_V=1

Przy stałej wartości k_W=0,45 zmieniając wartość wzmocnienia k_V wpływamy na oscylacje w układzie – uwidacznia to kształt napięcia silnika. Największe oscylacje występują dla minimalnej wartości wzmocnienia k_V. Z obserwacji ruchu karetki wynika, że podczas przesuwania suwaka silnik nie zatrzymuje się od razu przy zmianie kierunku ruchu karetki(w skrajnych położeniach suwak karetki drga) – jest to hamowanie przeciwwłączeniem.

1. wpływ zmian k_V na kształt napięcia Uα (wykres dla k_V=1)

Dla maksymalnej wartości k_V kształ napięcia Uα jest najbardziej zbliżony do napięcia zadanego na wejściu układu Ux.

1. wpływ zmian k_α:

• k_α =0,25

• k_α =0,75

Podczas zmian biegunowości napięcia wejściowego Ux obserwuje się zmiany skokowe napięcia prądnicy tachometrycznej.

1. wpływ zmian częstotliwości:

• f=0,1 Hz

• f=1 Hz

• f=2,5 Hz

Dla częstotliwości f=0,1 Hz napięcie Uα jest w fazie z napięciem Ux, ma również taką samą wartość amplitudy. Zwiększając częstotliwość amplituda napięcie Uα maleje, występuje także przesunięcie w fazie względem napięcia Ux.

1. Wnioski:

Przy stałej wartości współczynników k_W oraz k_α zmieniając wartość wzmocnienia k_V wpływamy na oscylacje w układzie – pokazuje to kształt napięcia silnika. Największe oscylacje występują dla minimalnej wartości wzmocnienia k_V . Tak więc w celu zmniejszenia oscylacji w układzie należy zwiększyć wartości współczynnika k_{V .} Ponadto dla maksymalnej wartości k_V kształ napięcia Uα jest najbardziej zbliżony do napięcia zadanego na wejściu układu Ux.

Zmiany współczynnika k_α wpływają natomiast na wzmocnienie w układzie. Zwiększając wartość współczynnika k_α , zwiększamy wzmocnienie napięcia U_V w całym zakresie zmian napięcia Ux. Dla wartości współczynnika k_α=0,25 widać, że wzmocnienie nie jest proporcjonalne w całym zakresie zmian napięcia Ux – widać znaczne zniekształcenie napięcia U_V – stąd można wnioskować, że dla wartości współczynnika k_α=0,25 układ regulacji nie działa prawidłowo.

Zwiększając częstotliwość amplituda napięcie Uα maleje, występuje także przesunięcie w fazie względem napięcia Ux. Różnica między amplitudą i fazą napięć Uα oraz Ux zwiększa się wraz ze wzrostem częstotliwości.

Dla wartości poszczególnych wzmocnień równych: k_α=1, k_W=0,45, k_V =0,15 dla badanego układu regulacji nadążnej uzyskuje się stan ustalony – przebieg napięcia Uα jest najbardziej zbliżony do kształtu napięcia zadanego na wejściu układu Ux.

Przy zmianie kierunku ruchu karetki obserwujemy hamowanie przeciwwłączeniem – można zauważyć obserwując ruch karetki - podczas przesuwania suwaka silnik nie zatrzymuje się od razu przy zmianie kierunku ruchu karetki (w skrajnych położeniach suwak karetki drga) .