1 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра «Автоматизация и робототехника» Отчет о выполнении лабораторных работ по дисциплине «Автоматизация управления в технических системах» Выполнил студент группы КТО-201 Режепа Глеб Александрович Проверила к.т.н., доцент кафедры АРТ Пастухова Е.И. Омск, 2021 2 СОДЕРЖАНИЕ Лабораторная работа №1. Исследование влияния параметров центробежного регулятора скорости на процесс регулирования (Вариант №-2 ). Лабораторная работа №2 3 Библиографический список 1. О. И. Драчев – Теория автоматического управления техническими системами . 2. Клюев А.С., Глазов В.В., Дубровский А.Х. Проектирование систем автоматизации технологических процессов. — М.: Энергия, 1980. 3. В.Б. Зворыкин – системы управления электроприводами пособие Днепропетровск НМетАУ 2008 4 Лабораторная работа №1. Исследование влияния параметров центробежного регулятора скорости на процесс регулирования. Задачи работы: 1. Исследовать систему автоматического управления . 2. Установить соответствующие исходные данные САУ. 3. Занести полученные данные в таблицу-2- Экспериментальные данные. 4. По результатам измерительных экспериментов построить график. 5. Сделать вывод по работе. Теоретическая часть. Исследуется система автоматического управления (рис.1), состоящая из центробежного регулятора скорости, ке. Таково автоматическое функционирование замкнутой САУ с обратной связью. 5 Рисунок 1 – Схема САУ скорости вращения двигателя: 1 – ползун; 2- рычаги; 3 – заслонка; 4 – тепловой двигатель; 5 – зубчатая передача Замкнутым системам присуща общая особенность, заключающаяся в потере устойчивости при стремлении повысить точность регулирования. Это означает, что регулятор становится непригодным к функционированию по некоторым причинам, которые обусловлены динамическими явлениями, протекающими внутри самой системы автоматического управления. Проиллюстрируем этот феномен с помощью прикладной программы «Регулятор скорости» (рис.2), которая моделирует первое в мире официально зарегистрированное изобретение в области систем автоматического управления – центробежный регулятор скорости Джеймса Уатта. Примеры использования регулятора Уатта в современных машинах и механизмах (Комментарий. Заполняется студентом самостоятельно. Привести 2-3 примера с иллюстрациями). На рис.2 показан интерфейс прикладной программы, где 6 применению (рис.2). Следует обратить внимание также на увеличивавшееся запаздывание между открытием заслонки дросселя подачи рабочей смеси и скоростью двигателя (стрелка на рис. 2б). 7 Рисунок 2 – Моделирование центробежного регулятора скорости: - 1 – интерфейс прикладной программы; 2 – осциллограф программы Практическая часть. Лабораторная работа выполняется с помощью прикладной программы «Регулятор скорости». При нажатии кнопки «Help» появляется дополнительный интерфейс с инструкциями и пояснениями к программе. Программа предназначена для моделирования центробежного регулятора скорости двигателя, который представляет собой замкнутую систему автоматического управления (стабилизации). 8 Для работы с программой сначала необходимо установить соответствующие исходные данные САУ. Эти данные записывают в соответствующих окошках главного интерфейса программы с помощью клавиатуры компьютера. При этом для записи десятичных дробей использовать только десятичную запятую. Работа программы начинается с нажатия на кнопку "Процесс". На главном интерфейсе выполняется анимация работы регулятора, а на осциллографе появляются осциллограммы момента нагрузки (M - красная линия), угловой скорости двигателя (W - голубая линия) и открытия заслонки дросселя подачи рабочего тела (X - желтая линия). Исходные данные САУ предусматривают стабилизацию угловой скорости двигателя на уровне 100 рад/с. Манипулируя соответствующими кнопками в окошке с надписью "Момент нагрузки" главного интерфейса можно увеличивать либо уменьшать момент нагрузки с шагом 10 Нм. При этом наблюдать реакцию САУ на осциллографе и поле анимации. Для изменения исходных данных необходимо нажать кнопку "Reset", которая переводит систему в исходное состояние, изменить необходимые данные и снова нажать на кнопку "Процесс". Кнопка "Пауза" исполняет команду на временную остановку процесса моделирования без изменения данных, а кнопка "Продолжение" возобновляет моделирование с того положения, в котором была система при нажатии на кнопку "Пауза". Любой участок осциллограммы может быть увеличен в несколько раз. Для этого подвести мышку к левому верхнему углу участка, нажать левую клавишу и обвести участок, двигая мышку вниз - направо. Отпустить левую клавишу. Такое увеличение можно делать несколько раз. Для возврата к исходному масштабу проделать манипуляции мышкой в обратном порядке: нажать левую клавишу, переместить мышку вверх влево, отпустить клавишу. 9 Таблица 1 – Исходные данные В начале работы необходимо экспериментальными данными (табл.2). подготовить таблицу с 10 Таблица 2- Экспериментальные данные № пп Указать Быстродействие изменяемый САУ, с параметр в соответствии с вариантом 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 0,040 0,060 0,120 0,016 0,200 0,240 0,280 0,320 0,360 0,400 Неустойчивая 0,770 0,140 0,120 0,130 0,125 0,180 0,190 0,200 0,220 Скорость двигателя ɷ, рад/с Точность регулирования до «скачка» после Δɷ=ɷ1-ɷ2, рад/с момента «скачка» нагрузки ɷ1 момента нагрузки ɷ2 98,0 99,0 99,0 99,5 99,5 99,5 99,5 99,5 99,5 99,5 97 98 97 97 98 97 97 98 98 98 1,0 1,0 2,0 2,0 1,5 2,5 2,5 1,5 1,5 1,5 В зависимости от варианта задания диапазон и шаг изменения параметра будут следующие: 0,10; 0,12; 0,15; 0,17; 0,20; 0,25; 0,30; 0,35; 0,4; 1,0 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5 0,040; 0,060; 0,120; 0,016; 0,200; 0,240; 0,280; 0,320; 0,360; 0,400 55; 70; 85; 95; 100; 130; 135; 150; 170; 200 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11 Проведение измерительного эксперимента. При выполнении 11 вания, руководствуясь построениями (рис.3). Рисунок 3 – Схема измерения характеристик качества процесса регулирования Данные записывают в табл.2. Для выполнения следующего экспе- вится неустойчивой, соответствующее сообщение записать в таблицу 2. По результатам измерительных экспериментов строим графики. Для построения графиков можно использовать пакет Excell, а для выполнения 12 копии интерфейса программы, которая должна быть представлена в отчете, используют клавиши Alt -Prin Scrin и вставляют в копию документа Word. Для построения графиков также можно использовать вкладку «Вставка» и функцию «Диаграмма» в Word. Для создания графиков здесь есть отдельная группа шаблонов под названием «Графики», в которой доступно несколько вариантов. Выберите один из них и нажмите на кнопку «ОК» для того чтобы начать настройку графика. 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Быстродействие t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Вертикаль - быстродействие Горизонталь - номер опыта Вертикаль - точность регулирования Горизонталь - номер опыта Выводы по работе. В ходе исследования было выяснено, что момент инерции на прямую влияет на быстродействие САУ: при значениях ниже 0,04 кг\м^2 система становится 13 неустойчивой, но при значениях от 0,06 кг\м^2 и выше, быстродействие системы возрастает.
