Файл: Исследование характеристик типовых динамических звеньев сау теория автоматического управления Автор учебнометодического пособия Ю. М. Лебедев Томск 2000 Лабораторная работа 1.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 33
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Федеральное агентство образования
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
(ТУСУР)
«исследование характеристик типовых
динамических звеньев сау»
«теория автоматического управления»
Автор учебно-методического пособия: Ю.М. Лебедев
Томск 2000
Лабораторная работа №1
Вариант №6
Выполнил студент группы
« » 2008 г.
2008
Цель работы: получение навыков разработки электронных моделей типовых динамических звеньев САУ, исследование их частотных и переходных характеристик.
Программа работы
Исследование апериодического (инерционного) звена.
1. Рассчитаем параметры элементов и соберем схему модели апериодического (инерционного) звена. Чтобы выходной сигнал не сдвигался на 180о, нам необходимо последовательно включить еще одну схему пропорционального звена с единичным коэффициентом передачи.
k=3; T=60 мс; R2=100 кОм; R1=R2/k=33.3 кОм; C=T/R2=0.6 мкФ.
2. Снимем переходную характеристику и определим время переходного процесса tпп.
Переходной процесс считается закончившимся при достижении 95% от установившегося значения, т.е. амплитуда сигнала = 6.006 В, 95% = 5.7057 В. Время переходного процесса составляет tпп = 0.185 с.
3. Получим экспериментальные ЛАЧХ и ЛФЧХ, замерим частоту среза ωср и значение фазы φ ср на этой частоте.
Как видно из рисунков частота среза ωср=2πfср=47.26 Рад/с, а значение фазы φср=-70.43°
.
4. Увеличим значения постоянной времени T звена в 2, 3 и 4 раза. Выполним задания п. 2 и 3. Для увеличения T увеличим емкость конденсатора соответственно в 2, 3 и 4 раза. Полученные данные занесем в таблицу:
| T, с | tпп, с | ωср, рад/с | φср, ° |
| 0,06 | 0,185 | 47,26 | -70,43 |
| 0,12 | 0,365 | 23,64 | -70,43 |
| 0,18 | 0,545 | 15,72 | -70,43 |
| 0,24 | 0,724 | 11,81 | -70,43 |
5. Построим зависимости tпп = f(T), ωср = f(T) и φ ср = f(T).
Исследование инерционного форсирующего звена.
1. Рассчитаем параметры элементов и соберем схему модели инерционного форсирующего звена. Чтобы выходной сигнал не сдвигался на 180о, нам необходимо последовательно включить еще одну схему пропорционального звена с единичным коэффициентом передачи.
k=2; T1=60 мс; T2=120 мс; R2=100 кОм; R3= T2/C-R2=100 кОм; R1=R3/k=50 кОм; C=T1/R2=0.6 мкФ.
2. Снимем переходную характеристику и определим время переходного процесса tпп.
U0 = 2 В, Uуст = 3.8 В. Время переходного процесса составляет tпп = 0.285 с.
Параметр λ=(U0/Uуст )*100% =(2/3.8)*100%=52.63%
3. Получим экспериментальные ЛАЧХ и ЛФЧХ, замерим частоту среза ωср и значение фазы φ ср на этой частоте.
Частота среза ωср = 1416.77 Рад/с, а значение фазы φ ср = -0.34°.
Установим соотношения значений постоянных времени T2=3T1, T2=4T1, T2=5T1. Выполним задания п. 2 и 3. Для изменения постоянной времени Т2 изменим значение сопротивления R3, а что бы коэффициент передачи оставался неизменным, изменим также значение сопротивления R1.
Полученные данные занесем в таблицу:
| T2, с | tпп, с | λ, % | ωср, рад/с | φср, ° |
| 0,12 | 0,285 | 52,63 | 1416,77 | -0,34 |
| 0,18 | 0,475 | 36,98 | 12,5 | -29,15 |
| 0,24 | 0,655 | 27,93 | 8,23 | -36,74 |
| 0,3 | 0,841 | 22,42 | 6,28 | -41,4 |
5. Построим зависимостиλ = f(T2), tпп = f(T2), ωср = f(T2) и φ ср = f(T2).
Исследование колебательного звена.
1. Рассчитаем параметры элементов и соберем схему модели колебательного звена.
k=6; T=35 мс; R2=R5=R6=100 кОм; C1= C2=1 мкФ; ξ=0.7.
2. Снимем переходную характеристику и определим время переходного процесса tпп, зафиксируем максимальное U
макс и установившееся Uуст значения выходного напряжения.
Uмакс = 12.54 В, Uуст = 11.98 В. Время переходного процесса составляет tпп = 0.573 с.
3. Рассчитаем значение перерегулирования.
Значение не превышает 5%, следовательно, параметры электронной модели колебательного звена рассчитаны правильно.
4. Получим экспериментальные ЛАЧХ и ЛФЧХ, замерим частоту среза ωср и значение фазы φ ср на этой частоте и определим запас устойчивости по фазе Δφ.
Как видно из рисунков частота среза ωср = 69.08 Рад/с, значение фазы φ ср = -144.7°.
Δφ = 180 - │φ ср│= 35.3°
5. Установим значения ξ=0.5, ξ=0.3, ξ=0.1 и повторим выполнение задания п. 2 и 3.
Полученные данные занесем в таблицу.
| ξ | tпп, с | σ, % | ωср, рад/с | φ ср, ° | Δφ, ° |
| 0,7 | 0,573 | 4,67 | 69,08 | -144,7 | 35,3 |
| 0,5 | 0,822 | 16,28 | 70,77 | -154,3 | 25,7 |
| 0,3 | 1,225 | 36,98 | 74,54 | -164,8 | 15,2 |
| 0,1 | 3,287 | 66,95 | 75,36 | -174,9 | 5,1 |
6. Построим зависимости tпп = f(ξ), σ = f(ξ), ωср = f(ξ) и φ ср = f(ξ), Δφ = f(ξ).
Исследование апериодического звена второго порядка.
1. Рассчитаем параметры элементов и соберем схему модели колебательного звена.
k=6; T=35 мс; R2=R5=R6=100 кОм; C1= C2=1 мкФ; ξ=1.
2. Снимем переходную характеристику и определим время переходного процесса tпп.
Время переходного процесса составляет tпп = 0.171 с.
3. Получим экспериментальные ЛАЧХ и ЛФЧХ, замерим частоту среза ωср и значение фазы φ ср на этой частоте.
Как видно из рисунков частота среза ωср = 63.93 Рад/с, значение фазы φ ср = -131.6°.
4. Установим значения ξ=2, ξ=3, ξ=4. Выполним задания п. 2 и 3.
Полученные данные занесем в таблицу:
| ξ | tпп, с | ωср, рад/с | φ ср, ° |
| 1 | 0,171 | 63,93 | -131,6 |
| 2 | 0,404 | 42,04 | -101,1 |
| 3 | 0,625 | 28,01 | -89,62 |
| 4 | 0,838 | 21,35 | -85,52 |
5. Построим графики зависимостей tпп = f(ξ), ωср = f(ξ) и φ ср = f(ξ).
