Исследование инерционного форсирующего звена

5.4.2.1. Собрать схему электронной модели инерционного форсирующего звена (рис. 5.10). Принять кОм, мкФ. Для заданного варианта из табл. 5.2 выбрать значение постоянной времени , принять постоянную времени и коэффициент передачи звена . По формулам , , рассчитать параметры остальных элементов модели. Напряжение источника питания электронной модели принять равным 0,5 В.

 

 

5.4.2.2. Снять переходную характеристику и определить величину скачка переходной характеристики при , установившееся значение и время переходного процесса . Рассчитать параметр .

5.4.2.3. Получить экспериментальные ЛАЧХ и ЛФЧХ, замерить частоту среза и значение фазы на этой частоте.

5.4.2.4. Установить соотношения значений постоянных времени , , и повторить выполнение заданий п.п. 5.4.2.2 и 5.4.2.3, пересчитав параметры модели в соответствии с п. 5.4.2.1.

5.4.2.5. Построить графики зависимостей , , и сравнить их с аналогичными зависимостями, полученными в п. 5.4.1.5.

5.4.2.6. Оценить влияние постоянной времени форсирующего звена на характеристики инерционного форсирующего звена.

 

Исследование звеньев второго порядка

5. 4.3.1. Собрать схему модели звена второго порядка в соответствии с рис. 5.11. Приняв кОм, мкФ, и, выбрав значения постоянной времени и коэффициента передачи из табл. 5.2 согласно индивидуальному варианту, рассчитать значения остальных параметров модели по формулам:

, , .

 

5.4.3.2. Установить напряжение питания модели, равное , снять переходную характеристику и определить время переходного процесса , фиксируя при этом осциллографом максимальное значение выходного напряжения.

5.4.3.3. Рассчитать перерегулирование

,

где В. При правильном расчете параметров электронной модели колебательного звена перерегулирование не должно превышать 5%.

5.4.3.4. Получить экспериментальные ЛАЧХ и ЛФЧХ, замерить частоту среза , значение фазы на частоте среза и определить запас устойчивости по фазе .

5.4.3.5. Установить значения , , , а также , , и повторить выполнение п.п. 5.4.3.2 – 5.4.3.4.

5.4.3.6. Построить графики зависимостей , и .

5.4.3.7. Оценить влияние коэффициента демпфирования на характеристики звеньев второго порядка.

5.5.4. Контрольные вопросы

 

- Как количественно величина постоянной времени связана с временем переходного процесса в инерционном звене?

- Как изменятся характеристики инерционного форсирующего звена при и его реализация на электронной модели?

- В каком случае колебательное звено становится консервативным и как при этом изменятся его характеристики?

- Как нужно изменить схему, приведенную на рис. 5.11, чтобы получить электронную модель консервативного звена?

- Чему равен запас устойчивости по амплитуде в звеньях второго порядка?

- Чем объяснить наличие точки перегиба на переходной характеристике апериодического звена второго порядка?

 

 

Лабораторная работа № 2. Исследование

Статических и астатических систем

Автоматического управления

Цель работы

 

Целью лабораторной работы является исследование на электронной модели характеристик статических и астатических САУ в статических и динамических режимах работы.

 

Методика проведения экспериментальных исследований

 

На рис 5.12 а приведена структурная схема подлежащей исследованию статической САУ, а на рис. 5.12 б – схема ее электронной модели.

В схеме модели (рис. 5.12 б) звено с передаточной функцией реализовано на двух операционных усилителях и . Так сделано для удобства изменения коэффициента передачи звена в процессе исследования САУ. В этом случае . За счет этого при изменении коэффициента передачи изменяется только коэффициент передачи усилителя , т.е. значение сопротивления R ₃, в то время как значения сопротивлений R ₁ и R ₂ (они устанавливаются равными друг другу) и параметры элементов усилителя остаются без изменения.

Исследования статической и астатической САУ проводятся при условии постоянства коэффициента передачи по возмущающему воздействию . При этом второе инерционное и интегрирующее звенья в астатической САУ меняются местами, т.е. резистор включается в цепь обратной связи усилителя .

Граничное значение коэффициента передачи статической и астатической САУ рассчитывается по выражению

. (5.1)

 

При исследовании обеих систем на их электронных моделях следует принимать номиналы сопротивлений кОм. Параметры остальных элементов рассчитываются по формулам:

- для статической САУ

, , ,

, , ;

- для астатической САУ:

, , .

Параметры остальных элементов принимаются такими же, как у статической САУ.

В цепи обратной связи установлен ключ . Он замыкается при исследовании временных характеристик САУ и размыкается при исследовании их логарифмических частотных характеристик разомкнутой системы.

На рис. 5.13, приведена схема лабораторной установки для снятия характеристик САУ. На вход 1 через переключатель подается напряжение источника (задающее воздействие), на вход 2 через переключатель – напряжение источника (возмущающее воздействие), изменяющееся от 0,1 до 0,4 В. Если , то установившееся значение выходного напряжения САУ В. Все переключатели коммутируются независимо друг от друга. Это достигается назначением различных клавиш. Величина выходного напряжения в статическом режиме измеряется осциллографом после полного окончания переходных процессов. При снятии частотных характеристик переключатели и размыкаются, замыкается переключатель при разомкнутом переключателе электронной модели (рис. 5.12 б).

Сопротивления ключей – устанавливаются равными 1 ГОм. Для измерения среднего значения установившегося напряжения к выходу 1 подключен вольтметр .

Измерение запаса устойчивости по амплитуде и фазе описано в разделе 5.2.3. Частотные характеристики снимаются только для статической САУ.

 

Программа работы