50819

Построение и экспериментальная проверка статической характеристики замкнутой системы

Лабораторная работа

Физика

Освоить методику аналитического построения статической характеристики замкнутой САР по статическим характеристикам отдельных элементов. Под статической характеристикой замкнутой САР понимают функциональную зависимость регулируемой величины от задающего и возмущающих воздействий снятую на установившихся режимах. Если регулируемая величина на установившемся режиме не зависит от возмущающих воздействий то такая система называется астатической а если зависит то статической.

Русский

2014-01-31

868 KB

7 чел.

Лабораторная работа №2

Построение и экспериментальная проверка статической характеристики замкнутой системы

Цель работы: 1. Освоить методику аналитического построения статической характеристики замкнутой САР по статическим характеристикам отдельных элементов. 2. Проверить полученную зависимость экспериментальным путем.

Краткие сведения, необходимые для выполнения работы

Раздел теории, изучающий свойства систем автоматического регулирования на установившихся режимах, называется статикой систем регулирования в отличие от динамики, рассматривающей вопросы, связанные с переходными режимами.

Под статической характеристикой замкнутой САР понимают функциональную зависимость регулируемой величины от задающего и возмущающих воздействий, снятую на установившихся режимах.

В зависимости от того, изменяется ли регулируемая величина в статике при изменении возмущающих  воздействий или нет, системы делятся на статические и астатические. Если регулируемая величина на установившемся режиме не зависит от возмущающих воздействий, то такая система называется астатической, а если зависит, то статической. В последнем случае регулятор поддерживает регулируемую величину с точностью до статической ошибки регулирования.

Величина статической ошибки регулирования зависит от характеристики отдельных элементов САР и связана с характеристиками объекта регулирования и регулятора следующим соотношением:

           (1)

Здесь и на рис.8 х – регулируемая величина; f – возмущающее воздействие;

Δхs – статическая ошибка при выборе объекта совместно с регулятором, когда система замкнута; Δхs* - отклонение при работе объекта без регулятора – при разомкнутой системе; коб – коэффициент усиления объекта регулирования по управляющему сигналу; кр – коэффициент усиления регулятора.

Из рис.8 следует, что в данном случае использование регулятора не приводит к полному уничтожению статической ошибки, но уменьшает ее в (1+кобкр) раз.

Из зависимости (1) видно, что статическая ошибка регулирования  Δхs уменьшается с увеличением коэффициента усиления регулятора кр. Значение кр можно определить из статической характеристики регулятора как отношение приращения его выходной координаты Um – управляющего сигнала к входной – регулируемой величине n – при фиксированном значении задающего воздействия. Коэффициент усиления объекта регулирования коб – отношение приращения регулируемой величины к приращению управляемого сигнала при фиксированном значении возмущающего воздействия N=const. Здесь коб определяется из статической характеристики объекта.

Порядок выполнения работы

1. Построить график статической характеристики замкнутой системы, используя данные лабораторной работы №1.

В данном случае это будет зависимость частоты вращения вала n электродвигателя от возмущающего воздействия – нагрузки на двигатель N, полученная для разных значений задающего воздействия g – затяжки пружины центробежного маятника. Если система замкнута, то напряжение Um, пропорциональное перемещению муфты регулятора подается на вход электромашинного усилителя, т.е. в этом случае Um = Uвх. Поэтому ось абсцисс на статической характеристики объекта регулирования обозначим не Uвх, а Um.

Для построения статической характеристики замкнутой системы n=n(N,g) совместим на общем графике статическую характеристику объекта регулирования и регулятора, как показано на рис.9. Чтобы получить по характеристикам отдельных элементов статическую характеристику замкнутой системы, необходимо выход данного звена связать со входом последующего и таким образом замкнуть контур. Построение n=n(N,g) показано на рис. 9 стрелками.

Вначале задаемся g=g1, и каждому значению n будет соответствовать точка на поле статических характеристик объекта, которая определяет значение N. Величину нагрузки определяем путем интерполяции, если точка попадает между кривыми. Выполняем далее такое же построение для g=g2.

Такое построение выполняют обычно, если число элементов более двух. Если число элементов более четырех, то, используя правило построения статических характеристик группы звеньев, их число уменьшают до четырех.

В рассматриваемом случае число звеньев равно двум – это объект регулирования и регулятор, поэтому построение статической характеристики замкнутой системы можно упростить: наложить статическую характеристику регулятора на статическую характеристику объекта (рис. 10) и по точкам пересечения статической характеристики регулятора для g=g1 с кривыми N=const статической характеристики объекта определить значения n, соответствующие N=0, N=N1, N=N2, N=N3, N=N4 и т.д.

Полученные данные наносим на график n=n(N,g) – рис. 11. Такое же построение выполняем и для других значений g.

2. Снять статическую характеристику замкнутой системы в следующей последовательности:

1) тумблер переключателя рода работ 21 (см.рис.3) устанавливаем в положение 2 – загорается табло «Система замкнута». В этом случае напряжение, снимаемое с потенциометра 26 (см.рис.2) движок которого соединен с сервопоршнем 7, подается на управляющую обмотку ЭМУ;

2) устанавливаем тумблером 8 (см.рис.3) затяжку пружины центробежного маятника g=g1 такую же, как и при выполнении лабораторной работы №1. Так как точная установка такого же значения g затруднена (недостаточная точность шкалы, люфт и зазоры в кинематических парах), то устанавливаем N=0 и изменяем g до тех пор, пока не выйдем на обороты, соответствующие точке а на рис. 10;

3) изменяя нагрузку от 0 до максимального значения с использованием тумблеров 11 и 9 (см.рис.3), снимаем зависимость n от N при g=g1. Нагрузка N=0 устанавливается тумблером 11;

4) устанавливаем другие значения затяжки пружины – такие же, как и при выполнении лабораторной работы №1, и повторяем измерения. Для точной установки g=g2 используем точку б из рис.10. Данные заносим в табл.3.

табл.3

g, мм

g1=

g2=

n, об/мин

UГ, В

IГ, А

N=UГIГ, В

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

26653. Экологические проблемы современности 321.5 KB
  С момента изготовленияпервого примитивного орудия человек уже не довольствует предметамисозданными природой а начинает изготовлять вводить в свой обиходпредметы вещества и т. В результате потоки вещества и энергии вызываемые деятельностью человека стали составлять заметную долю от общей величины биогенного круговорота.Отходы побочные продукты производства и быта загрязняют биосферу вызывают деформации экологических систем нарушают глобальный круговорот веществ и создают угрозу для здоровья человека.тонн: 1200 взвешенных веществ 190...
26654. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИAЛ И ЕГО РAЗРУШЕНИЕ 121.5 KB
  Эксплуaтaция экологического потенциaлa природных систем трaдиционно не входит в кaтегорию природопользовaния, однaко чистый воздух, водa, продукты питaния - это тот же сaмый природный ресурс, столь же дефицитный нa одних территориях, богaтый нa других и точно в той же степени, кaк и прочие ресурсы, исчерпaемый
26655. Природа и общество: этапы взаимодействия 65.5 KB
  многие принципиально новые явления начала и продолжает формироваться наука все более получающая права гражданства под именем экологии человека происходит экологизация человеческого знания экологизируется человеческое мышление и создаются предпосылки для формирования глобального экологического мировоззрения. Каков был переход от общеэкологических исследований к разработке проблематики экологии человека и как эта последняя формировалась постепенно в недрах общей экологии Наверное не столько разрушения нанесенные человечеством природе...
26656. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИAЛ И ЕГО РAЗРУШЕНИЕ 113.5 KB
  Чем большим потенциaлом устойчивости облaдaют экосистемы и тем больше чистого водухa воды пищи достaнется в конечном счете человеку. ПАДЕНИЯ УРОВНЯ АРАЛА Непосредственная физическая причина снижения уровня Аральского моря это нарушение водного баланса водоема: превышение расхода воды над приходом. Важную роль сыграли дополнительные потери воды на испарение с поверхности многочисленных водохранилищ построенных в бассейнах Амударьи и Сырдарьи. На сокращении стока Амударьи и Сырдарьи сказались также нерациональное и неэкономное использование...
26657. Актуальные экологические проблемы современности 84 KB
  Тщательное изучение последствий изменения климата приводит к выводу что развивающиеся страны окажутся наиболее уязвимы. Исследование опубликованное Кембриджским Университетом под названием Изменения климата: воздействие на разные страны и их сопричастность представлено учеными из 30 стран в т. Хотя влияние изменения климата не везде одинаково приведенные в исследовании примеры демонстрируют насколько драматичным оно может оказаться для ряда стран.
26658. ЛАНДШАФТ АНТРОПОГЕННЫЙ 43 KB
  Anthropos человек Genes рождающий рожденный Антропогенный ландшафт географический ландшафт: созданный в результате целенаправленной деятельности человека; или возникший в ходе непреднамеренного изменения природного ландшафта. К антропогенным ландшафтам относятся природнопроизводственные комплексы городские поселения и т. В современной ландшафтной архитектуре выделяют понятия природного и антропогенного ландшафта. Они весьма чутки к изменениям вызываемым процессом урбанизации промышленного и сельскохозяйственного освоения...
26659. Аральское море 70 KB
  Одновременно значительно сократились объем воды в Арале с 1093 до 330 км3 то есть на 763 км3 или более чем в три раза и площадь водоема с 68 500 до 36 500 км2 то есть на 32 000 км2 или почти вдвое табл. Пролив Берга соединявший ранее Малое и Большое моря превратился в небольшой но достаточно длинный проток по которому излишки воды из Малого сбрасывались в Большое море. О НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ ПРИЧИНЕ ПАДЕНИЯ УРОВНЯ АРАЛА Непосредственная физическая причина снижения уровня Аральского моря это нарушение водного баланса водоема:...
26660. Биосфе́ра 84.5 KB
  Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 24361012 т в сухом весе и составляет менее 10−6 массы других оболочек Земли. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля нефти карбонатных пород и т. Рассеянные атомы непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений. Биологическое разнообразие основа формирования устойчивых биогеохимических циклов вещества и энергии в биосфере Земле.
26661. Критическое состояние ландшафта 38.5 KB
  Ландшафт от нем. Солнцева ландшафт характеризуется единством геологической платформы климата и истории развития. Ландшафт абиогенный Ландшафт сформировавшийся без существенного влияния живого вещества.