Работа № 6. ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Цель работы

Изучение схем, принципов работы и характеристик элементов систем управления (задатчик интенсивности, П-, И- и ПИ-регуляторы) электроприводов.

Программа работы

Изучить схему для экспериментального исследования элементов систем управления электроприводов, используемую измерительную и регистрирующую аппаратуру.

Снять статические и динамические характеристики задатчика интенсивности (ЗИ).

Снять статические и динамические характеристики П-регулятора с блоком ограничения.

Снять статические и динамические характеристики И- и ПИ-регуляторов.

Обработать экспериментальные данные, составить отчет и сделать заключение по работе.

Пояснения к работе

В лабораторной работе используются следующие модули:

модуль питания стенда (МПС);

модуль регуляторов (МР);

модуль ввода/вывода (МВВ).

Все используемые в работе элементы систем управления электропривода располагаются на модуле регуляторов. На лицевой стороне этого модуля представлены схемы используемых элементов с указанием ручек потенциометров и переключателей, с помощью которых меняются параметры используемых элементов.

Все измерения производятся с помощью персонального компьютера. Для этого на компьютере должно быть загружено ПО «Labdrive» и загружена соответствующая работа.

Лицевая панель модуля регуляторов представлена на рисунке 6.1.

На элементе DA1 реализован задатчик интенсивности (ЗИ). Входное напряжение на ЗИ подается с потенциометра RP1. Потенциометр RP2 задает темп изменения выходного напряжения ЗИ.

На операционном усилителе DA2 реализуется ПИ-регулятор с блоком ограничения выходного напряжения AQ1. На этом же регуляторе при выключенном с помощью переключателя SA4 конденсаторе С1 исследуется П-регулятор, при выключенном с помощью переключателя SA2 резисторе R3 исследуется И-регулятор, при одновременно включенных С1 и R3 исследуется ПИ-регулятор.

Регулятор на базе операционного усилителя ВАЗ используется для реализации контура регулирования тока в работах по исследованию систем подчиненного регулирования и в данной работе не используется.

Рисунок 6.1- Лицевая панель модуля регуляторов

Как таковой сборки схемы в этой работе не предусматривается. Осциллографирование входных и выходных напряжений элементов осуществляется

подключением контрольных точек к аналоговым входам А1...А4 модуля ввода/вывода. Назначение аналоговых входов поясняется на экране компьютера.

Включение стенда в работу производится включением автомата QF1 модуля питания стенда. При этом получают питание все измерительные и усилительные устройства стенда, используемые в работе.

6.1 Снятие характеристик задатчика интенсивности

Для снятия статической характеристики ЗИ необходимо установить потенциометр RP2 в крайнее левое положение (минимальная постоянная времени ЗИ), а переключатель SA1 в левое или правое положение. Изменяя уровень входного сигнала с помощью потенциометра RP1 от минимального до максимального положений фиксировать входное и выходное напряжения ЗИ (входы Al, A3 модуля ввода/вывода).

 Результаты занести в таблицу 6.1 и рассчитать коэффициент передачи К_ш задатчика:

Таблица 6.1

Для снятия динамических характеристик ЗИ необходимо подключить ко входу ЗИ канал А1, а к выходу - канал A3 модуля ввода/вывода. Потенциометр RP2 поставить в крайнее левое положение (минимальная постоянная времени), а потенциометром RP1 задать напряжение на входе ЗИ U_Bx⁼ 4... 10 В.

При включении переключателя SA1 в левое или правое положения зафиксировать переходный процесс на выходе ЗИ. Аналогичным образом выполнить опыт для среднего и крайнего правого положений потенциометра RP2.

6.2 Исследование П-регулятора с блоком ограничения

Исследование П-регулятора проводится на операционном усилителе DA2 при выведенном в максимум блоке ограничения (переключатель SA3 в положение 5).

Исследование заключается в снятии статической характеристики регулятора при нескольких значениях коэффициента усиления.

Для проведения опыта необходимо:

- убрать интегральный канал регулятора (SA4 в положение 0);

- задать любой коэффициент усиления переключателем SA2;

-задавая сигнал на входе регулятора потенциометром RP1 снять статическую характеристику регулятора, занося результаты в таблицу 6.2. Сигналы подавать соответственно на входы А1 и А2 модуля ввода/вывода.

Опыт повторить для 3 значений коэффициента усиления.

По данным опыта рассчитать коэффициенты усиления для каждого случая.

Таблица 6.2

Рисунок 6.2 - Примерный вид статической характеристики пропорционального регулятора

Блок ограничения служит для ограничения выходного сигнала регулятора на установленном уровне.

Для исследования блока ограничения необходимо:

установить максимальный коэффициент усиления регулятора;

установить максимальный сигнал задания на входе регулятора; -записав значение напряжения на выходе регулятора, изменить уставку

блока ограничения и зафиксировать показания в таблице 6.3.

6.3 Исследование И-регулятора и ПИ-регулятора

Исследование проводится на том же регуляторе, реализованном на операционном усилителе DA2.

Собрать схему И - регулятора путем перевода переключателя SA2 в положение "0". Переключатель SA3 установить в положение "5". С помощью переключателя SA4 установить требуемое значение интегрирующей емкости в цепи обратной связи операционного усилителя.

Для исследования влияния емкости на характер переходного процесса выходного сигнала регулятора подключить на выход регулятора канал А2 модуля ввода/вывода.

Порядок проведения опыта:

- на потенциометре RP1 установить напряжение в пределах 1,0.. .3,0 В;

SA1 установить в среднее положение;

- подключить вход И-регулятора к потенциометру RP1;

- при включении SA1 в левое или правое положение зафиксировать переходный процесс на выходе И-регулятора. Осциллографирование провести для нескольких выбранных положений переключателя SA4. По полученным осциллограммам экспериментально определить постоянные времени интегрирования.

Для получения ПИ-регулятора переключателем SA2 в цепь обратной связи DA2 последовательно с конденсатором С1 вводится сопротивление резистора R3. Для двух выбранных положений переключателей SA2 и SA4 снять переходную характеристику ПИ-регулятора по методике, использованной при работе с И-регулятором. Экспериментально определить постоянную времени интегрирования и коэффициент пропорциональности.

Представляемые в отчете осциллограммы должны быть обработаны и сделаны выводы об их характере и полученных параметрах.

Контрольные вопросы

1. Для чего служит задатчик интенсивности?

2. Чем реализуется темп нарастания напряжения задатчика?

3. Как ограничивается уровень выходного напряжения задатчика?

4. Что такое регулятор и какие функции он выполняет в замкнутой системе управления?

5. Какие существуют схемы ограничения выходного сигнала операционного усилителя и принцип их действия?

6. Как расчетным путем определить передаточную функцию регулятора?

7. Как экспериментально определить параметры П-, И-, ПИ- регуляторов?

8. Почему в разомкнутых контурах регулирования не допускается работа

аналогового регулятора в интегрирующем режиме?