Экспериментальное определение параметров динамических характеристик линейных звеньев систем автоматического управления (стр. 1 )

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

Кафедра «Электротехника и промышленная электроника»

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ

ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛИНЕЙНЫХ ЗВЕНЬЕВ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Методические указания к выполнению лабораторной работы

Рыбинск 1998 г.

ЛАБОРАТОРНЫЙ МОДЕЛИРУЮЩИЙ КОМПЛЕКС

Лабораторные работы, описанные в лабораторном практикуме, (Кви­тированы на применение системы управляющей лабораторной СУЛ-3 которая может использоваться автономно и в составе лабораторного моделирующего комплекса. СУЛ-3 предназначена для структурного моделирования системы автоматического управления. СУЛ-3 содер­жит:

– панель управления;

– устройство связи с объектом;

– аналоговое управляющее устройство (АУУ);

– модель объекта управления (МОУ);

– управляющий триггер (Т) для фиксирования режима работы управ­ляющей системы;

– измерительное устройство (ИУ) для определения параметров сигна­лов в цепях управляющей системы;

– вычислитель оценки (ВО) качества процесса управления.

Моделирующий блок работает в двух режимах: исходное положе­ние и работа. В режиме ИСХОДНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ производится за­дание начальных условий для выходных сигналов интегрирующих звеньев. В режиме РАБОТА производится моделирование переходных процессов. Индикация режима производится с помощью включения цифрового табло секундомера. В режиме РАБОТА табло светиться, в режиме ИСХОДНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ - отключается.

ПАНЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ содержит основные группы органов индикации и управления:

– переключатели, потенциометры и кнопки, с помощью которых зада­ются структура и параметры аналогового управляющего устройства и модели объекта управления;

– кнопки управления РАБОТА и ИСХОДНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ для пе­реключения управляющего триггера;

– светодиоды индикации цифровых кодов УСО;

– органы управления и индикации измерительного устройства (вольт­метр, секундомер, схема управления индикатором, переключатель вхо­да вольтметра и индикатора).

При пользовании органами управления следует руководствоваться следующими правилами:

– соединение связей производится установкой соответствующие тумблеров в верхнее положение или установкой "клювиков" переключате­лей в сторону замыкания линии;

–  увеличение коэффициентов передачи потенциометров соответствует вращение их ручек по часовой стрелке;

– контролируемые потенциометры снабжены кнопками, при нажатии на которые коэффициент передачи индицируется вольтметром (еди­ничному коэффициенту передачи потенциометра соответствует откло­нение стрелки от сотого деления).

АНАЛОГОВОЕ УПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО состоит из сле­дующих основных блоков:

– задающего устройства;

– устройства сравнения;

– интегрирующего, пропорционального и дифференцирующего блоков;

– источника случайного сигнала;

– выходного сумматора;

– нелинейного элемента.

Задающее устройство позволяет формировать следующие сигналы за­дающего воздействия:

Амплитуда задающего воздействия регулируется потенциометром и ус­танавливается при подключении вольтметра к точке g. В качестве за­дающего воздействия может использоваться выходной сигнал ЦАП. В этом случае код задающего воздействия формируется программным способом в ЭВМ.

Устройство сравнения служит для формирования сигнала рассо­гласования

где – случайный сигнал помехи;

– сигнал управляемой величины, поступающий по цепи отрица­тельной обратной связи.

       Структурная схема аналогового управляющего устройства

Интегрирующий, пропорциональный, дифференцирующий бло­ки и выходной сумматор позволяют реализовать передаточную функ­цию управляющего устройства

где - оператор Лапласа;

- изображение сигнала управляющего воздействия на выходе вы­ходного сумматора;

–  коэффициент передачи интегрирующего блока;

– коэффициент передачи потенциометра интегрирующего блока;

= 1 – коэффициент передачи пропорционального блока;

– коэффициент передачи потенциометра пропорционального блока;

– коэффициент передачи дифференцирующего блока;

– коэффициент передачи потенциометра дифференцирующего бло­ка.

       Источник случайного сигнала позволяет подавать случайный сигнал возмущающего воздействия N(t) в устройство сравнения или в вы­ходной сумматор. Ам­плитуда случайного сигнала регулируется соответствующим по­тенциометром.

       Нелинейный элемент позволяет реализовать гистерезисную статическую характеристику. Ши­рина петли характери­стики может задаваться в пределах от 0 до 10 В соответствующим по­тенциометром. При задании В = 0 нелинейный элемент реализует ста­тическую характеристику компаратора. Знак выходного сигнала нели­нейного элемента индицируется светодиодами, расположенными около изображения его статической характеристики. При отключении нели­нейного элемента с помощью тумблера реализуется линейная зависи­мость сигнала управляющего воздействия от сигнала рассогласования. Диапазон изменения сигнала управляющего воздействия U(t) от -10 до + 10 В.

       Модель объекта управления реализует следующие передаточные функции

где = 10 – постоянный коэффициент передачи объекта управления;

– коэффициент передачи потенциометра модели;

– постоянные времени, для которых могут задаваться следую­щие дискретные значения: 0; 0.01; 0.02; 0.05; 0.1; 0.25; 0.5; 1с. Посто­янным времени могут присваиваться неизвестные значения. Эти значения задается индивидуально для каждого экземпляра моделирующего блока с помощью дополнительных постоянных конденсаторов. При неизвестных значениях постоянных времени могут прово­диться лабораторные работы по экспериментальному определению па­раметров объекта управления. Для задания неизвестных значении не­обходимо установить переключатель в положения Для переменной модели могут задаваться ненулевые значе­ний начальных условий. Напряжение начальных условий вводиться с помощью потенциометра НУ при включении соответствующего тумб­лера.

ВЫЧИСЛИТЕЛЬ ОЦЕНОК предназначен для определения оце­нок качества переходных процессов:

– оценки математического ожидания ошибки (положение переключателя вычислителя – М)

– оценки дисперсии ошибки (положение переключателя - Д)

– интегральные оценки

где – постоянная времени интегратора

– время наблюдения, в течение которого наблюдается оценка;