 |
Линейные системы автоматического управления
|
|
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МЭИ» В Г. СМОЛЕНСКЕ
Н. П. ПРОКУДЕНКОВ
ЛИНЕЙНЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
СБОРНИК ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
«ОСНОВЫ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ»
Смоленск 2015
УДК 62-52 (076. 5)
К94
Допущено учебно-методическим Советом филиала ФГБОУ ВПО «НИУ МЭИ» в г. Смоленске в качестве методического пособия для студентов, обучающихся в филиале ФГБОУ ВПО «НИУ МЭИ» в г. Смоленске по направлению подготовки бакалавров «Информатика и вычислительная техника»
Подготовлено на кафедре «Вычислительной техники»
Рецензент
к. т. н. доцент филиала ФГБОУ ВПО «НИУ МЭИ» в г. Смоленске В. Л. Максимкин
Линейные системы автоматического регулирования. Сборник лабораторных работ по дисциплине «Основы теории управления»: методические указания / Н. П. Прокуденков – Смоленск: РИО филиала ФГБОУ ВПО «НИУ МЭИ» в г. Смоленске, 2015. – 28 с.
Методические указания содержат описание лабораторного стенда и трех лабораторных работ по курсу «Основы теории управления».
При выполнении лабораторных работ студенты используют знания, полученные ранее при изучении дисциплины «Основы теории управления».
| Учебно-методическое издание Прокуденков Николай Прокофьевич Сборник лабораторных работ по дисциплине «Основы теории управления» Технический редактор М. А. Андреев Корректор Л. И. Чурлина ________________________________________________________________________________________________________ Темплан издания филиала МЭИ в г. Смоленске, 2015 г., метод. Подписано в печать 00. 07. 2015 г. Формат бумаги 60´ 84. Тираж 70 экз. Печ. л. 1, 75. Усл. печ. л. 1, 63. ________________________________________________________________________________________________________ Издательский сектор филиала МЭИ в г. Смоленске 214013 г. Смоленск, Энергетический проезд, 1. |
| Ó Филиал МЭИ в г. Смоленске, 2015. |
ОПИСАНИЕ УНИВЕРСАЛЬНОГО ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА
|
|
|
Теоретическое введение
Лабораторный стенд предназначен для выполнения лабораторных работ по курсам ОТУ, УТС студентами специальностей АС, ВТ, ПИ при изучении ими соответствующих дисциплин.
Универсальный лабораторный стенд позволяет выполнить цикл лабораторных работ по линейным системам автоматического управления.
§ В качестве объекта управления используется система «двигатель-генератор», состоящая из двух однотипных двигателей постоянного тока, валы которых жестко соединены с помощью упругого торсиона. На вал двигателя насажен фланец, имеющий двенадцать отверстий, равномерно расположенных по окружности. Для получения последовательности импульсов, период следования которых обратно пропорционален скорости вращения вала двигателя, используется оптоэлектронная пара, состоящая из излучателя (светодиода) и фотоприемника (фотодиода), расположенных на механическом узле. Наличие данного измерительного преобразователя позволяет реализовать и исследовать систему стабилизации скорости вращения вала двигателя. В этом случае регулируемой величиной является скорость вращения вала двигателя, а возмущающее воздействие (момент нагрузки Мн) задается с помощью генератора Г, причем величина его изменяется при изменении нагрузки генератора Rн.
§ Следующей исследуемой структурой является система стабилизации напряжения генератора Uг постоянного тока. В такой структуре двигатель Дв является приводным, а регулируемой величиной будет Uг. Возмущающим воздействием здесь является ток якоря Iя, величина которого изменяется при изменении Rн.
|
|
|
Лицевая панель лабораторного стенда приведена на рис. 1.
В состав стенда входят:
СС – схема сравнения; Г – генератор;
УР – усилитель рассогласования; УМ – усилитель мощности;
ИНТ – интегратор; Дв – двигатель;
Σ – сумматор; ДС – датчик скорости;
ГЗВ – генератор задающих воздействий.
§ Для изменения параметров отдельных блоков на переднюю панель стенда выведены:
1. Потенциометры:
П1 – изменение величины входного напряжения U0;
П2 – изменение коэффициента передачи усилителя рассогласования УР;
П3 – плавное регулирование коэффициента передачи интегратора ИНТ;
П4 – изменение коэффициента передачи усилителя мощности УМ;
П5 – изменение частоты гармонического выходного сигнала с ГЗВ;
П6 – изменение амплитуды сигнала синусоиды;
П7 – изменение амплитуды сигнала меандра;
П8 – изменение величины нагрузки генератора.
2. Ключи:
Кл1 – проведение калибровки;
Кл2 – изменение диапазона входного напряжения U0;
Кл3 – изменение периода следования сигнала меандра;
3. Переключатели:
Пр1 – переключатель постоянных времени усилителя рассогласования (положение “0” соответствует нулевой постоянной времени);
Пр2 - переключатель постоянных времени усилителя мощности
(положение “0” соответствует нулевой постоянной времени).
4. Клавиши:
S1 – клавиша для отображения значения входного напряжения U0, В;
S2 – клавиша для отображения значения выходного напряжения СС, В;
S3 – клавиша для отображения значения выходного напряжения УР, В;
S4 – клавиша для отображения значения выходного напряжения Σ, В;
S5 – клавиша для отображения значения выходного напряжения УМ, В;
S6 – клавиша для отображения значения тока якоря Iя Дв, А;
S7 – клавиша для отображения значения выходного напряжения Г, В;
|
|
|
S8 – клавиша для отображения значения скорости Дв, об/с;
S9 – клавиша для отображения значения выходного напряжения ДС, В;
S10 – клавиша для отображения режима работы ГЗВ.
5. Клеммы:
1 – клемма контроля входного напряжения U0;
2 – клемма контроля напряжения суммирующего входа СС;
3 – клемма контроля напряжения выхода СС и входа УР;
4 – клемма контроля напряжения выхода УР;
5 – клемма контроля напряжения входа интегратора;
6 – клемма контроля напряжения выхода интегратора;
7 – клемма контроля напряжения входа Σ;
8 – клемма контроля напряжения выхода Σ и входа УМ;
9 – клемма контроля напряжения выхода УМ;
10 - клемма контроля тока якоря Дв;
11 – клемма контроля напряжения выхода Г;
12 - клемма контроля скорости Дв;
13, 14, 15 – соединительные клеммы
16 - клемма контроля синусоидального выходного сигнала с ГЗВ;
17 - клемма контроля меандрического выходного сигнала с ГЗВ;
19 - клемма контроля напряжения аналогового выхода ДС;
18, 20 – общая точка схемы;
§ Лабораторный стенд позволяет исследовать следующие линейные системы стабилизации.
|
|
|
