АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ 

Кафедра инженерной кибернетики 

 

АВТОМАТИЗАЦИЯ ТИПОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ

 

Методические  указания  к  выполнению лабораторных  работ

для студентов всех форм обучения специальности 050702 –

Автоматизация и управление

 

 

Алматы  2008

СОСТАВИТЕЛЬ:    Б. А.Чернов.   Автоматизация   типовых технологических процессов и производств. Методические указания  к  выполнению лабораторных  работ для студентов всех форм обучения специальности  050702  –  Автоматизация   и   управление. –  Алматы: АИЭС, 2008. - 15с.

          Представлены методические указания  к  выполнению лабораторных  работ для приобретения навыков экспериментального исследования и наладки промышленных систем управления по дисциплинам «Автоматизация типовых технологических процессов и производств»  и «Автоматизация технических систем». 

 

1 Лабораторная работа 1. Статические характеристики элементов промышленной САУ

          Цель работы: приобретение навыков экспериментального исследования статических характеристик и определение коэффициентов  передачи элементов  промышленной системы автоматического управления  (САУ).

         Лабораторная  работа  выполняется  на напольном  тренажере, в состав  которого входят технические  средства  комплексов АКЭСР-2  (регулирующий прибор РП4-У)  и КАСКАД-2 (блок динамических преобразований Д05 в качестве модели объекта управления, блок ограничения и размножения сигналов А06 в качестве датчика положения вала ИМ), блок управления БУ-21, пусковое устройство ПБР-2 или ПБР-3А, указатель положения дистанционный ДУП-М, механизм электрический однооборотный МЭО-4/63-0,63 или МЭО-630/25-0,25 в качестве ИМ, задатчик ЗД-10К, вольтметры, регулируемый источник возмущения (ИВ), переменный резистор СП-1 в качестве регулирующего органа (РО).  

         Статической характеристикой элемента (а также системы) называют зависимость выходной величины Y от входной Х  в статическом режиме. Данную характеристику можно построить экспериментально, подавая на вход элемента различные по величине постоянные воздействия и измеряя при этом выходную величину после окончания переходного процесса  [1, 2].

         Исследование статических характеристик проводится для оценки линейности элементов САУ и определения их коэффициентов передачи                                                

К = ΔY / ΔX ,                                                  (1) 

где ΔY и ΔX  - взаимообусловленные приращения выходной и входной величин.

Если звено имеет несколько входов, то оно описывается  семейством статических характеристик, представляющим собой зависимости выходной величины Y от одной входной величины Х1 при различных фиксированных значениях других входных величин.

Функциональная схема разомкнутой САУ, элементы которой исследуются, приведена на рисунке 1. На этой схеме обозначены: ЗД – внешний задатчик; УС и ШИМ – устройство сравнения и широтно-импульсный модулятор прибора РП4-У; БУ – блок управления; ПУ – пусковое устройство; ИМ – исполнительный механизм; МОУ – модель объекта управления (ОУ); УП и ДП – указатель и датчик положения вала ИМ.

В САУ, реализуемых с использованием блоков АКЭСР-2, сигнал обратной связи и сигнал задатчика поступают на входы РП4-У, где формируется сигнал рассогласования Хε. Управление объектом от РП4-У может осуществляться как автоматически, так и дистанционно. Это переключение  производится  ключом  выбора режимов блока управления БУ-21.  В  автоматическом     режиме    сигнал    Хε   обрабатывается   в   РП4-У   в

f1      f2
 

ЗД

 
 

Рисунок 1 – Функциональная схема разомкнутой САУ

соответствии с законом регулирования и через ключ БУ, установленный в положение «А» (автоматическое) поступает на пусковое устройство ПУ, которое управляет ИМ [3].

В режиме ручного управления пусковое устройство срабатывает от нажатия кнопок «Б» (больше) и «М» (меньше), встроенных в БУ-21, ключ которого установлен в положение «Р» (ручное).

1.1            Задание 

1.1.1  Ознакомиться с техническим описанием тренажера.

1.1.2  Снять  и  графически   построить    статические    характеристики

сравнивающего устройства регулятора РП4-У и модели ОУ по всем каналам, а также указателя положения,  регулирующего органа  и  датчика положения.

         1.1.3 После линеаризации полученных статических характеристик определить соответствующие коэффициенты передачи. Оценить линейность элементов САУ. Сравнить полученные экспериментально значения коэффициентов передачи модели  ОУ  и регулятора  РП4-У с расчетными.

 

1.2  Порядок выполнения работы 

1.2.1  Установить  органы  настройки  модели  ОУ  согласно  указанию преподавателя.

1.2.2  Подать  питание  220 В  на  тренажер.

1.2.3 Установить   масштабные    коэффициенты   РП4-У   αΣ = α1=1. Установить внешний задатчик в положение «0». Подключить один из вольтметров к гнездам  «Y0» и «Y1» РП4-У для измерения сигнала  Хε  устройства сравнения. Воздействуя на органы настройки внутреннего задатчика РП4-У, снять и построить статическую характеристику устройства сравнения по каналу внутреннего задатчика.

1.2.4  Установить органы настройки внутреннего задатчика в нулевое положение. Аналогично п.1.2.3, изменяя положение внешнего задатчика, снять и построить статическую характеристику устройства сравнения по каналу внешнего задатчика.

1.2.5  Повторить  пункты  1.2.3  и  1.2.4  при  αΣ = 0,5.

1.2.6 Установить внутренний и внешний задатчик в нулевое положение, а коэффициенты  αΣ = α1 = α2 = α3 = 1. Подключить выход источника возмущения к входу «α1» РП4-У и второму вольтметру. Аналогично п.1.2.3, изменяя и измеряя напряжение ИВ, снять и построить статическую характеристику устройства сравнения по каналу α1.

1.2.7  Подключить выход источника возмущения к входу «α2» РП4-У. Аналогично п.1.2.6, снять и построить статическую характеристику устройства сравнения по каналу α2.

1.2.8  Подключить выход источника возмущения к входу «α3»  РП4-У. Аналогично п.1.2.6, снять и построить статическую характеристику устройства сравнения по каналу α3.

1.2.9  Повторить  пункт  1.2.6  при  αΣ  = 0,5.

1.2.10  Повторить пункт  1.2.6  при  α1 = 0,8;  α1= 0,6;  α1 = 0,4.

1.2.11 Ключ блока управления установить в положение «Р». Подключить к входным гнездам «Х1» модели ОУ один вольтметр, а к выходным гнездам «Х3» - второй вольтметр. Подключить третий вольтметр к выходным гнездам датчика положения для измерения его напряжения  UДП.

Изменяя с помощью кнопок БУ положение вала ИМ и фиксируя при этом угол φ поворота вала ИМ, показания УП и вольтметров, снять и построить статические характеристики UДП(φ) датчика положения, УП(φ) указателя положения, Х1(φ) регулирующего органа и Х3(Х1) модели ОУ по регулирующему воздействию.

1.2.12  С помощью кнопок БУ установить РО в среднее положение («50 %» по УП). Подключить выход источника возмущения к входу «f1» модели ОУ и к первому вольтметру. Второй вольтметр, как и в п.1.2.11, подключить к выходу модели. Изменяя и измеряя напряжение ИВ, снять и построить статическую характеристику Х3(f1) модели ОУ по каналу возмущения f1.

1.2.13  Выход ИВ и первый вольтметр подключить к входу «f2»  модели ОУ. Аналогично п.1.2.12, снять и построить статическую характеристику Х3(f2) модели ОУ по каналу возмущения f2.

1.2.14  Оформление отчета с выполнением п.1.1.3  задания. 

1.3   Контрольные вопросы 

1.3.1      Понятие статической характеристики.

1.3.2      Экспериментальное определение статической характеристики и

коэффициента передачи элемента САУ.

1.3.3      Применимость  статической характеристики. 

2  Лабораторная работа  2.  Промышленная САУ с ПИ-регулированием

Цель работы: приобретение навыков наладки и оценки качества управления одноконтурной САУ с законом ПИ-регулирования.

Лабораторная  работа  выполняется  на напольном  тренажере, в состав  которого входят регулирующий прибор РП4-У (комплекса АКЭСР-2), блок динамических преобразований Д05 (комплекса КАСКАД-2) в качестве модели объекта управления (МОУ), блок управления БУ-21, пусковое устройство ПБР-2 или ПБР-3А, указатель положения дистанционный ДУП-М, механизм электрический однооборотный МЭО-4/63-0,63 или МЭО-630/25-0,25 в качестве  исполнительного механизма (ИМ), задатчик ЗД-10К, вольтметры, регулируемый источник возмущения (ИВ), переменный резистор СП-1 в качестве регулирующего органа (РО), регистрирующий прибор РП160 с согласующей приставкой или осциллограф типа С1-83.

Для комплексного использования преимуществ законов П- и И-регулирования (большое быстродействие и высокая точность) в автоматических системах применяются регуляторы, формирующие законы как П- , так и И-регулирования одновременно. Такие регуляторы называются пропорционально-интегральными или сокращенно – ПИ-регуляторами. Параметрами настройки регулятора являются коэффициент усиления и постоянная времени интегрирования.

В САУ широкое применение в качестве ИМ находят электродвигатели с постоянной частотой вращения. Такие ИМ осуществляют перемещение РО с постоянной скоростью, поэтому их называют исполнительными механизмами постоянной скорости [3].

ИМ постоянной скорости может находиться только в трех состояниях: перемещение РО с постоянной скоростью, неподвижность, перемещение РО в обратную сторону с постоянной скоростью. Такой ИМ имеет близкие к линейным характеристики при релейно-импульсном изменении входного сигнала (от РП4-У). В этом случае его можно представить интегрирующим звеном.

При применении в САУ  ИМ с постоянной скоростью закон ПИ- регулирования может обеспечиваться несколькими способами [3]. На рисунке 2 приведена схема САУ, в которой для формирования закона ПИ- регулирования используются динамические свойства интегрирующего ИМ. На этой схеме обозначены: ЗД – внешний задатчик; БУ – блок управления; ПУ – пусковое устройство; УП – указатель  положения вала ИМ. Так как ИМ располагается непосредственно у объекта управления, а аппаратная часть регулятора размещается в пункте управления, то данная схема требует меньше расхода кабельно-проводниковых материалов.

САУ с законом ПИ-регулирования характеризуется отсутствием статической ошибки при отработке задающего и возмущающего воздействий и поэтому является  астатической.    

Х3
 

ПУ
 
 

 

 

 


ЗД
 

Рисунок 2 - Функциональная схема замкнутой САУ

 

2.1            Задание 

2.1.1  Собрать,  опробовать  и  настроить  рассматриваемую  САУ.

2.1.2  Снять переходные процессы сигнала рассогласования Хε  РП4-У (см. рисунок 2), регулирующего воздействия Х1 и управляемой величины Х3 при ступенчатом изменении задания и возмущений  f1, f2  для ряда значений коэффициента передачи разомкнутой системы. Последнее достигается изменением коэффициента  αΣ  РП4-У.

2.1.3 Определить показатели полученных  переходных процессов (перерегулирование, длительность переходного процесса, время установления первого максимума и др.). Проанализировать влияние коэффициента передачи разомкнутой системы на показатели переходных процессов и свойства САУ.

2.1.4  Снять и графически построить статические характеристики САУ Х3(f1), Х3(f2) при двух  значениях коэффициента передачи разомкнутой системы.

 

2.2            Порядок выполнения работы

2.2.1  Установить  органы  настройки  модели  ОУ  согласно  указанию преподавателя.

2.2.2  Установить органы  настройки РП4-У: αΣ = α1 = 1; ТФ = 0; αП =0,5; 

tИ = 0,1 с;  τИ = 20 с;  Δ = 1 %.

          2.2.3 На наборном поле тренажера собрать схему в соответствии с рисунком 2. Внешний  задатчик установить в положение «0», а ключ блока управления БУ-21 - в положение «Р» (ручное). К гнездам  «Y0» и «Y1»  РП4-У подключить вольтметр для контроля сигнала рассогласования Хε..

                2.2.4  Подать питание 220 В на тренажер и регистрирующий прибор. С помощью кнопок БУ-21 установить вал ИМ в положение  « 50 % » по УП.

         2.2.5 С помощью внутреннего задатчика РП4-У установить Хε = 0, при этом световые сигналы «Б» (команда «больше») и «М» (команда «меньше») на РП4-У и БУ-21 погаснут.

         2.2.6  Проверить правильность соединения отрицательной обратной связи (ООС): при нажатии кнопки «Б» (больше) БУ-21 должна формироваться на РП4-У команда «М». Если при указанном действии формируется команда «Б», то необходимо поменять местами проводники ООС на гнездах «Х3».

         2.2.7  Перевести ключ БУ в положение «А» (автоматическое). Подать сигнал Х3 на осциллограф и наблюдать за его изменением при скачкообразном изменении задания РП4-У. Корректируя органы настройки РП4-У αП (скорость связи) и τИ (постоянная интегрирования), добиться устойчивости САУ.

         2.2.8 Используя осциллограф или регистрирующий прибор, зарегистрировать переходной процесс сигнала Х3 сначала при ступенчатом увеличении задания РП4-У, а затем при ступенчатом уменьшении этого задания.

         2.2.9 Повторить п.2.2.8 при других значениях αΣ, например, при 0,8; 0,5.

         2.2.10 Аналогично п.2.2.8 и п.2.2.9, зарегистрировать переходные процессы сигнала Хε..

                2.2.11 Аналогично п.2.2.10, зарегистрировать переходные процессы сигнала Х1.

                2.2.12  Установить в РП4-У внутреннее задание « 50% » и αΣ = 1. К входу «f1» модели ОУ подключить вольтметр и источник возмущения и его тумблером сначала включить, а затем отключить возмущение Δf1. Используя осциллограф или регистрирующий прибор,  зарегистрировать переходные процессы сигнала Х3. При этом вольтметром измерить Δf1.

         2.2.13  Повторить п.2.2.12 при других значениях αΣ , например, при 0,8; 0,5.

         2.2.14 Аналогично п.2.2.12 и п.2.2.13, зарегистрировать переходные процессы сигнала Хε.

                2.2.15 Аналогично п.2.2.14, зарегистрировать переходные процессы сигнала Х1.

                2.2.16 К гнездам «Х3» подключить второй вольтметр. Изменяя и измеряя напряжение ИВ, снять и графически построить статическую характеристику Х3(f1) при αΣ = 1 и при αΣ = 0,5.

         2.2.17 Выполнить пп.2.2.12…2.2.16 применительно к входу «f2» модели ОУ.

2.2.18  Оформление отчета с выполнением п.2.1.3  задания. 

2.3 Контрольные вопросы 

2.3.1      Показатели переходного процесса.

2.3.2      Аналитически   доказать   отсутствие   статической   ошибки   в исследованной САУ.

2.3.3      Привести   несколько   экспериментальных   доказательств отсутствия  статической   ошибки  в  исследованной  САУ.

2.3.4      Статическая, динамическая и переходная ошибки.

2.3.5      Типовые значения перерегулирования.

2.3.6      Допустимое  число  колебаний  в  переходном   процессе.

2.3.7      Аналитически    обосновать   влияние    коэффициента   передачи

разомкнутой системы на показатели переходного процесса. Ответ подтвердить проделанными в работе экспериментами.

2.3.8      Отличие переходных  процессов  сигналов  Х3   и   Хε. 

3  Лабораторная работа 3.   САУ с П-регулированием 

Цель работы: приобретение навыков наладки и оценки качества управления промышленной САУ с законом П-регулирования.

Лабораторная  работа  выполняется  на напольном  тренажере, в состав  которого входят регулирующий прибор РП4-У (комплекса АКЭСР-2), блок динамических преобразований Д05 и блок ограничения и размножения сигналов А06 (комплекса КАСКАД-2) в качестве соответственно модели объекта управления (МОУ) и датчика положения вала исполнительного механизма (ИМ), блок управления БУ-21, пусковое устройство ПБР-2 или ПБР-3А, указатель положения дистанционный ДУП-М, механизм электрический однооборотный МЭО-4/63-0,63 или МЭО-630/25-0,25 в качестве ИМ, задатчик ЗД-10К, вольтметры, регулируемый источник возмущения (ИВ), переменный резистор СП-1 в качестве регулирующего органа (РО), регистрирующий прибор РП160 с согласующей приставкой или осциллограф типа С1-83.

         Пропорциональный   закон   регулирования   сокращенно    называют   законом   П-регулирования. Поэтому регуляторы с таким законом регулирования    называются    пропорциональными    или    сокращенно   - П-регуляторами. В динамическом отношении П-регулятор является усилительным звеном и имеет один параметр настройки – коэффициент усиления. Достоинства  П-регулирования – простота и быстродействие.

         Прибор РП4-У в комплекте с ИМ постоянной скорости формирует закон ПИ-регулирования (см. раздел 2). ИМ является интегрирующим звеном, поэтому для получения П-регулирования ИМ охватывается местной отрицательной обратной связью (см. рисунок 3). На этом рисунке  обозначены: ЗД – внешний задатчик; БУ – блок управления; ПУ – пусковое устройство; УП и ДП – указатель  и датчик положения вала ИМ.

         Особенностью САУ с П-регулированием является наличие статической ошибки при отработке  возмущающих воздействий  f1 и f2. Количественно эта ошибка может быть охарактеризована  статическими характеристиками Х3(f1), Х3(f2) и оценена отношением взаимообусловленных приращений следующим образом:

 

                             с1 = ΔX3 / Δf1;     c2 =  ΔX3 / Δf2.                                                                        (2)

 

 
 

 
 

Х3
 

f1      f2
 

ЗД
 

Рисунок 3 - Функциональная схема  САУ с местной обратной связью

 3.1  Задание 

3.1.1  Собрать, опробовать и настроить рассматриваемую САУ.

3.1.2 Снять переходные процессы регулирующего воздействия Х1 и управляемой величины Х3 при ступенчатом изменении задания и возмущений  f1, f2  для ряда значений коэффициента передачи разомкнутой системы. Последнее достигается изменением коэффициента  α∑  РП4-У.

3.1.3 Определить показатели полученных  переходных процессов (перерегулирование, длительность переходного процесса, время установления первого максимума и др.). Проанализировать влияние коэффициента  α∑  на  показатели  переходных  процессов  и  свойства  САУ.

3.1.4  Снять и графически построить статические характеристики САУ Х3(f1) и  Х3(f2) для ряда  значений коэффициента α∑. По формулам (2) определить статическую ошибку и проанализировать ее зависимость от α∑.

 

3.2            Порядок выполнения работы 

3.2.1  Установить  органы  настройки  модели  ОУ  согласно  указанию преподавателя.

         3.2.2  Установить   органы  настройки  РП4-У:  αΣ = α1= α2 =1;  ТФ= 0;  αП = 0,5;  tИ = 0,1 с;  τИ = 20 с;  Δ = 1 %.

         3.2.3 На наборном поле тренажера собрать схему в соответствии с рисунком 3. Внешний задатчик установить в положении «0», а ключ  блока управления БУ-21 - в положение «Р» (ручное). К гнездам  «Y0» и «Y1»  РП4-У подключить вольтметр для контроля сигнала рассогласования Хε.

         3.2.4  Подать питание 220 В на тренажер и регистрирующий прибор. С помощью кнопок  БУ-21 установить вал ИМ в положение  « 50 % » по УП.

         3.2.5  С помощью внутреннего задатчика РП4-У установить Хε = 0, при этом световые сигналы «Б» (команда «больше») и «М» (команда «меньше») на  РП4-У  и  БУ-21  погаснут.

         3.2.6 Проверить правильность соединения главной отрицательной обратной связи (ГООС). Для этого в РП4-У временно установить α2 = 0. При нажатии кнопки «Б» (больше) БУ-21 должна формироваться на РП4-У команда «М». Если при указанном действии формируется команда «Б», то необходимо поменять местами проводники ГООС на гнездах «Х3». После этого опять выставить α2 = 1.

         3.2.7 Проверить правильность соединения местной отрицательной обратной связи (ООС). Для этого в РП4-У временно установить α1= 0. При нажатии кнопки «Б» (больше) БУ-21 должна формироваться на РП4-У команда «М». Если при указанном действии формируется команда «Б», то необходимо поменять местами проводники местной ООС на  выходных гнездах ДП. После этого опять выставить α1 = 1.

         3.2.8  Перевести ключ БУ в положение «А» (автоматическое). Подать сигнал Х3 на осциллограф и наблюдать за его изменением при скачкообразном изменении задания РП4-У. Корректируя органы настройки РП4-У αП (скорость связи) и τИ (постоянная интегрирования), добиться устойчивости  САУ.

         3.2.9 Используя осциллограф или РП160, зарегистрировать переходной процесс сигнала Х3 сначала при ступенчатом увеличении задания РП4-У, а затем при ступенчатом уменьшении этого задания.

         3.2.10 Повторить п.3.2.9 при других значениях αΣ, например, при 0,8; 0,5.

         3.2.11 Аналогично п.3.2.9 и п.3.2.10, зарегистрировать переходные процессы сигнала Х1.

                3.2.12  Установить в РП4-У внутреннее задание « 50% » и αΣ = 1. К входу «f1» модели ОУ подключить вольтметр и источник возмущения и его тумблером сначала включить, а затем отключить возмущение Δf1. Используя осциллограф или РП160,  зарегистрировать переходные процессы сигнала Х3. При  этом  вольтметром  измерить  Δf1.

         3.2.13  Повторить п.3.2.12 при других значениях αΣ, например, при 0,8; 0,5.

         3.2.14 Аналогично п.3.2.12 и п.3.2.13, зарегистрировать переходные процессы сигнала Х1.

                3.2.15 К гнездам «Х3» подключить второй вольтметр. Изменяя и измеряя напряжение ИВ, снять и графически построить статическую характеристику  Х3(f1)  при  αΣ  = 1;  0,8;  0,5.

         3.2.16 Выполнить пп.3.2.12…3.2.15 применительно к входу  «f2»  модели ОУ.

3.2.17  Оформление  отчета  с  выполнением  п.3.1.3  и  п.3.1.5  задания.

 

3.3  Контрольные вопросы 

         3.3.1  Аналитически  показать невозможность ликвидации статической ошибки  в  исследованной  САУ.

         3.3.2 Привести экспериментальные доказательства статической ошибки в исследованной  САУ.

         3.3.3  Установившееся значение сигнала Хε в данной САУ.

         3.3.4 Отличие статических характеристик САУ с П- и ПИ-регулированием.

         3.3.5  Когда  САУ с П-регулятором может быть астатической?

         3.3.6 Отличие переходных характеристик САУ с П- и ПИ-регулированием. 

4  Лабораторная работа 4. Определение параметров элементов САУ частотным методом 

Цель работы: приобретение навыков экспериментального исследования частотных характеристик и определения по ним параметров элементов  САУ.

Оборудование: установленный в напольном тренажере блок динамических преобразований Д05 (комплекса КАСКАД-2), осциллограф типа С1-83 и инфранизкочастотный генератор (например, функциональный генератор  DEGEM  SYSTEMS, модель 141В1).

Определение характеристик как отдельных устройств, так и всей САУ в целом по экспериментальным данным называют задачей идентификации. Для идентификации параметров устройств применяют следующие методы: частотный, по переходным функциям и статистические.

Выбор метода зависит от конкретных условий работы и априорных сведений о САУ. Например, нахождение передаточной функции устройства по его по переходной функции является сложной задачей, так как в устройствах с различными передаточными функциями могут быть сходные переходные процессы [4]. Поэтому этот метод целесообразно применять тогда, когда вид передаточной функции известен и нужно только по экспериментальным данным найти значение ее параметров.

Частотный метод идентификации базируется [5] на асимптотических логарифмических частотных характеристиках (ЛАЧХ), построенных по экспериментальным данным. В соответствии с этим методом ЛАЧХ аппроксимируется  прямолинейными  отрезками  с  наклонами,  кратными   20 дБ/дек. Если асимптотическая ЛАЧХ до первой сопряженной частоты имеет наклон – n 20 дБ/дек, то исследуемое устройство содержит n интегрирующих звеньев. Изменение наклона характеристики на какой-либо частоте на  + m 20 дБ/дек означает, что идентифицируемое устройство содержит  m  форсирующих звеньев. Если наклон изменяется на – m 20 дБ/дек, то исследуемый   элемент  имеет   m   инерционных    или   m / 2    колебательных    звеньев. Постоянные времени звеньев Тi определяются через сопряженные частоты  ωi

   Тi = 1 / ωi.                           (3)

 

4.1  Задание 

4.1.1      Ознакомиться  с техническим  описанием  блока   Д05.

4.1.2      Снять   амплитудно-частотную   характеристику   (АЧХ)   двух последовательно соединенных апериодических звеньев (первое устройство).

4.1.3      Снять  АЧХ  последовательно  соединенных  интегрирующего  и апериодического звеньев (второе устройство).

4.1.4      Снять   АЧХ   последовательно    соединенных    реального дифференцирующего   и  апериодического  звеньев  (третье устройство).

4.1.5      На основании экспериментальных данных графически построить

асимптотические ЛАЧХ, определить вид и параметры передаточных функций трех исследуемых устройств. Сравнить расчетные и экспериментальные значения параметров передаточных функций этих  устройств.

 4.2           Порядок выполнения работы 

4.2.1      Набрать  на  блоке  Д05  первое устройство.  Установить  органы  настройки блока  согласно указанию преподавателя.

         4.2.2  Подать  питание  220 В  на  тренажер,  генератор  и  осциллограф.

         4.2.3 Подключить выход генератора к входу первого устройства, а осциллограф – к входу и выходу этого устройства для измерения амплитуд входного  UВХm   и  выходного  UВЫХm  сигналов.

4.2.4 Все измерения и наблюдение формы сигналов производятся с помощью осциллографа. При снятии АЧХ исследуемого устройства амплитуду  входного напряжения UВХm целесообразно поддерживать постоянной и равной значению, при котором отсутствуют нелинейные искажения в выходном сигнале. Результаты измерений частоты генератора f, амплитуд UВХm, UВЫХm и вычислений угловой частоты  ω, коэффициентов усиления  К и L занести в таблицу 1. Значения частоты  f  в таблице указаны применительно к  генератору  DEGEM  SYSTEMS, модель 141В.

 

Т а б л и ц а  1

 

f,  Гц

 

0,1

 

0,2

 

0,4

 

0,8

 

1,6

 

3,2

 

6,4

 

12,8

 

25,6

 

51,2

ω = 2 π f,  с -1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UВХm, В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UВЫХm, В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К = UВЫХm  / UВХm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L = 20 lg К,  дБ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2.5  Аналогично пп.4.2.1, 4.2.3 и 4.2.4, снять АЧХ второго и третьего устройств.

         4.2.6  Оформление отчета с выполнением  п.4.1.5  задания. 

4.3  Контрольные вопросы 

         4.3.1  Поясните способы идентификации параметров элементов САУ.

         4.3.2  Достоинства  частотного  метода  идентификации.

         4.3.3  Методика обработки экспериментальных данных при построении ЛАЧХ.

         4.3.4  Нахождение  параметров  передаточной  функции  из  ЛАЧХ.

 Список литературы 

         1. Теория автоматического управления. Ч. I. Теория линейных систем автоматического управления / Под ред. А.А.Воронова. – М.: Высш. шк.,1986. - 367 с.

         2. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического управления. - СПб, Изд-во  «Профессия»,  2004. – 752 с.

         3. Наладка средств автоматизации и  автоматических систем регулирования / Под ред. А.С.Клюева. – М.:  Энергоатомиздат,  1989. – 368 с.

         4.  Ротач В.Я. Теория автоматического управления. – М.: Издательство МЭИ,  2005. – 400 с.

         5.  Коновалов Г.Ф. Радиоавтоматика. – М.: Радиотехника, 2003. – 288 с.

 

Содержание 

      1 Лабораторная  работа 1. Статические характеристики элементов промышленной   САУ……     3

     2 Лабораторная работа 2. Промышленная САУ с ПИ-регулированием       6  

     3  Лабораторная работа  3.  САУ с П-регулированием………………….      9

     4 Лабораторная работа 4. Определение  параметров  элементов  САУ

  частотным методом…………………..………………………….…………..    12

Список литературы…………...…………………………………….......   14