Lab#2 TAU_ред вер 052 (Методички со всеми лабораторными работами), страница 2

3. Последовательно вынимая и вставляя обратно провода из трех первых гнезд коммутатора определить, какая кривая соответствует какому звену. Зафиксируйте это одним небольшим рисунком в отчёте по лабораторной работе.

4. Вращая ручку делителя подвести измерительную линейку до совпадения с правым концом кривой реального интегрирующего звена. Показания цифрового вольтметра записать в соответствующую позицию таблицы 1. Аналогично измерить значение для реального дифференцирующего звена и звена равномерного пропускания.

5. Повторить пункт 4 для значений времени 25; 15; 10 и 5 миллисекунд.

6. Перейти на следующий диапазон, отжав все три кнопки 0.1, 1.0 и 10 на панели генератора. Для получения более чёткого изображения нужно нажать кнопку «ИНДИКАТОР». Измерения проводят аналогично пункту 4 для значений времени 2,5; 1 и 0,5 миллисекунды. Для измерения координат звена равномерного пропускания измерительную рейку придётся перемещать в область отрицательных значений, для чего вход делителя соединяется перемычкой с эталонным напряжением — 10 вольт.

7. По результатам экспериментальных исследований (Табл. 1) в координатах «время - выходное напряжение» (время откладывается по оси абсцисс), построить три кривые, соответствующие трём переходным характеристикам трёх типовых звеньев первого порядка. График строится на миллиметровой бумаге с указанием отложенных по осям величин и их размерности. Около каждой кривой указывается название соответствующего звена.

8. По графику определить коэффициенты передач звеньев по формуле k=Uy/Ux, для такого участка, где процесс можно считать установившимся (50мс), и постоянные времени Т путём построения касательных к трём временным характеристикам для t=0 и определения точек пересечения с асимптототами, к которым стремится данные кривые при t= (в нашем случае можно условно взять максимальное значение t). Время переходного процесса можно определить по формуле t_пп=3*T.

Таблица 1

ЗАДАНИЕ №2. Исследование частотных характеристик типовых звеньев первого порядка.

Порядок проведения эксперимента.

1. Внесите в схему следующие изменения:

• вернитесь на первый диапазон, для этого нажмите кнопку 10 генератора и отожмите кнопку «ИНДИКАТОР»;

• нажмите кнопку 1, что соответствует режиму непрерывного интегрирования без ввода начальных условий;

• выньте перемычку гашения обратного хода луча Z;

• переставьте концы провода, который соединяет выход ГСС сигналов прямоугольной формы с входом схемы Ux, в выход ГСС синусоиды и поверните ручку в крайнее положение по часовой стрелке (максимальная амплитуда — 10 вольт);

• переставьте конец провода, который соединяет выход ГСС линейных сигналов (треугольной формы) с входом Х индикатора, во второе гнездо выхода ГСС синусоиды;

• проверьте, что вход делителя напряжения соединён перемычкой с гнездом +10 вольт.

2. Измерения проводят на двух диапазонах. На первом диапазоне ручкой плавной регулировки генератора «1 Гц 11» установить по цифровому секундомеру т = 50 мс, что соответствует половине периода синусоидального сигнала, подаваемого на вход схемы. Частота сигнала рассчитывается по формуле f =1/(2т).

3. На индикаторе должны получиться три эллипса, которые являются простейшими фигурами Лиссажу. Измеряя координаты характерных точек эллипсов (см. рис. 6), получают необходимую информацию для построения экспериментальных АЧХ и ФЧХ.

4. Последовательно вынимая и вставляя обратно провода из трёх первых гнезд коммутатора, определить какой эллипс соответствует какому звену. Зафиксируйте это одним небольшим рисунком в отчёте по лабораторной работе.

Рис. 6.

5. Координата С, соответствующая максимальной ширине эллипса, определяет амплитуду входного сигнала. Поскольку мы установили ручку регулятора в крайнее положение, то амплитуда составит 10 вольт, следовательно С == 10В. Проверьте, одинакова ли ширина трех эллипсов, сделайте обоснование.

6. Координата В, соответствующая максимальной высоте эллипса, определяет амплитуду выходного сигнала каждого звена. Перемещая по вертикали измерительную линейку, совместите с самой верхней точкой эллипса реального интегрирующего звена и определите координату В.

7. Координата B, находящаяся на точке пересечения эллипса с центральной вертикальной линией разметки экрана, определяет фазовую координату выходного сигнала. Перемещая по вертикали измерительную линейку, совместите с точкой пересечения эллипса реального интегрирующего звена с центральной линией экрана и определите координату В.

8. Повторите пункт 5 для двух других эллипсов, результаты запишите в таблицу 2.

9. Повторите пункты 3, 4, 5 для следующих величин времени полупериода т= 25, 10, 5мс.

10. Перейти на следующий диапазон, отжав все три кнопки 0.1, 1.0 и 10 на панели генератора. Для получения более чёткого изображения нужно нажать кнопку «ИНДИКАТОР». Измерения проводят аналогично пунктам 5, 6, 7, 8 для значений времени 2,5; 1 и 0,5 миллисекунды.

11. Для построения экспериментальных частотных характеристик рассчитайте необходимые значения круговой частоты по формуле ω=π/т. Определите десятичный логарифм круговой частоты и заполните соответствующие столбцы таблицы 2.

12. Рассчитайте амплитуду выходного сигнала по формуле А(ω)=В/С и заполните соответствующий столбец таблицы 2.

13. Рассчитайте фазовый сдвиг выходного сигнала по формуле φ(ω)=arcsin(b/В) и заполните соответствующий столбец таблицы 2. в координатах «время - выходное напряжение» (время откладывать по оси абсцисс).

Таблица 2

VI. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что называется типовым звеном? Дайте определение типового звена системы.

2. Дайте определение передаточной функции. Каким образом получают передаточную функцию системы?

3. Как выглядят дифференциальные уравнения и передаточные функции рассмотренных в работе типовых звеньев?

4. На чём основано моделирование систем управления и их звеньев?

5. Размерности и физический смысл постоянных (констант) в уравнениях и передаточных функциях звеньев.

6. Что такое комплексный коэффициент передачи звена или системы? Как он определяется?

7. Какие формы сигналов используются при исследовании звеньев и систем во временной и частотной областях?

8. Масштабирование и методика решения уравнений на моделирующей установке АВК-6.

9. Порядок получения временных и частотных характеристик.

10. Влияние постоянных времени на динамические свойства звена.

11. Что такое АЧХ и ФЧХ звена? Как получить расчётные формулы для АЧХ и ФЧХ?

12. С какой целью при математическом анализе процессов в автоматических системах применяется операторное преобразование Лапласа?

13. Из чего состоит и какие функции выполняет линейный блок в установке АВК-6?

14. Каково назначение операционных усилителей в линейном блоке АВК-6?

15. Какие генераторы сигналов имеются в составе установки АВК-6?

16. Какие средства индикации и отображения информации имеются в установке АВК-6?

VII. ЛИТЕРАТУРА

1. Бесекерский В.А., Попов Е.П. «Теория систем автоматического управления». М., издательство «Наука», 1972 г.

2. Гинзбург С.А., Лехтман И.Я., Малов В.С. «Основы автоматики и телемеханики». М., Госэнергоиздат, 1965 г.

3. Соломенцев Ю.М. «Теория автоматического управления». М., издательство «Высшая школа», 2000 г.

4. Васильев Д.В., Гуич В.Г. «Системы автоматического управления». М., издательство «Высшая школа», 1967 г.

5. Бесекерский В.А., Герасимов А.Н. «Сборник задач по теории автоматического регулирования и управления». М., издательство «Наука», 1972 г.

6. Харитонов В.И., Меша К.И., Драгунов С.С. Методические указания по выполнению курсовой работы по электронике для студентов, обучающихся по специальностям 210100, 210200 и направлению 550200. М., МГТУ «МАМИ», 2002 г.

7. Бесекерский В.А., Попов Е.П. «Теория систем автоматического регулирования». М., 2003, 750 с.

8. Д.И. Агейкин и др. «Датчики контроля и регулирования». Москва, 1965г.

VIII. СОДЕРЖАНИЕ

Валерий Иванович Харитонов,

Антипенко Виталий Сафронович,

Михаил Иванович Ефимов,

Геннадий Михайлович Платонов,

Алексей Александрович Сиротский,

Владлена Валентиновна Матросова,

Людмила Алексеевна Кудинова.

Методические указания по выполнению лабораторной работы «Моделирование динамических звеньев систем автоматического управления на аналоговом вычислительном комплексе АВК-6» по дисциплине «Теория автоматического управления» для студентов, обучающихся по специальностям 22020165, 22030165, 19020165, 15020465, 15020165, 15010165 и направлениям 22020062 и 15090062.

Подписано Заказ Тираж

Усл.п.л Уч-изд.л.

Бумага типографская Формат 60×90/16

Типография МГТУ «МАМИ» 105839, Москва, ул. Б. Семёновская, д.38.

17