Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследование аналогового блока РП4-У и исполнительного механизма постоянной скорости

Цель: получить навыки регулирования на основе релейно-импульсного регулирующего блока и исполнительного механизма постоянной скорости.

Оборудование и программное обеспечение: стенд автоматической системы регулирования (АСР) с блоком релейно-импульсного регулятора РП4-У.

1. Порядок выполнения

В ходе выполнения лабораторной работы студент должен выполнить следующие задания:

- задание 1. Изучение функциональных возможностей блока РП4-У;

- задание 2. Определение средней скорости ИМ;

- задание 3. Определение скорости связи прибора РП4-У.

Приборы типа РП4-У используются в автоматической системе регулирования с исполнительными электрическими механизмами в качестве регулирующих элементов. Существуют различные модификации этих приборов, различающиеся специализацией их применения в производстве.

Регулятор имеет вход по напряжению U1 и четыре входа по току: I1, I2, I3, I4, из которых три можно масштабировать с помощью ручек 1, 2, 3. На выходе регулятор вырабатывает импульсные сигналы. Скважность импульсов регулируется настройкой коэффициента пропорциональности обратной связи П и постоянной времени функциональной обратной связи (ФОС) фИ.

Рисунок 2.1 - Функциональная схема прибора РП4-У

Функциональной обратная связь определяет динамику релейно-импульсного регулятора как замкнутой системы. Эта обратная связь осуществляется по выходу релейно-импульсного регулятора.

Четыре входных сигнала (рисунок 2.1) поступают на вход сумматора 1. Далее сигнал рассогласования через демпфер 2 поступает на вход сумматора 3. На другой вход сумматора поступает сигнал функциональной обратной связи ФОС 4.

Релейный элемент, представленный на рисунке 2.2 с зоной нечувствительности Дн и зоной возврата Дв, формирует импульсные сигналы различной полярности с длительностью импульсов t_i и паузой t_p. На сигнал условно положительной полярности срабатывает индикатор М, на сигнал условной отрицательной полярности срабатывает индикатор Б. Ручки настройки параметров Дв, t_i, ф_i, _П выведены на боковую панель прибора РП4-У.

Динамика автоматической системы регулирования, имитируемой на данном стенде, определяется двумя основными факторами: регулирующим релейным блоком РБ и исполнительным механизмом ИМ постоянной скорости (рисунок 2.3).

Исполнительный механизм выполнен с редуктором и включается с помощью пускового устройства ПУ. Особенностью ИМ является то, что он рассчитан на определенное напряжение питания и не может управляться за счет изменения его амплитуды. Электродвигатель производит перемещение регулирующего органа Y(t) c постоянной скоростью S₀=const, не зависящей от амплитуды управляющего сигнала Z(t).

При каждом импульсе ИМ регулирующий орган перемещается на величину Y=S₀t_i, а во время пауз положение регулирующего органа не меняется. Под действием управляющих импульсов Z(t) исполнительный механизм постоянной скорости будет перемещать рабочий орган.

График этого перемещения представляется ломаной линией Y(t), показанной на рисунке 2.4. Прерывистое перемещение исполнительного механизма можно представить как плавное, происходящее с некоторой усредненной скоростью S_рег, называемой скоростью регулирования. Она представлена на рисунке 2.4 как аппроксимирующая прямая Y_ид.

Наклон аппроксимирующей прямой линии можно вычислить по формуле:

(2.1)

Параметр называют скоростью связи или скоростью изменения сигнала обратной связи под действием z=C при включении релейного элемента, вычисленное за время заряда Т_з.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2.4 - Реакция ИМ на ступенчатый входной сигнал

На приборе РП4-У настроечным параметром скорости связи является коэффициент:

. (2.2)

Блок РП4-У позволяет устанавливать настроечные параметры независимо друг от друга. Длительность импульсов t_i практически не зависит от значения входного сигнала Х_з, тогда как длительность паузы t_п обратно пропорциональна Х_з. При этом скважность г(t) управляющих импульсов Z(t) зависит от Х_з практически линейно.

Для определения средней скорости исполнительного механизма (ИМ) следует:

1) На блоке БУ21 установить переключатель в положение «Р» (ручной режим). Кнопками «Больше» и «Меньше» блока БУ21 опробовать перемещение ИМ. Затем переместить его в среднее положение, контролируя его положение по указателю положения УП (УП=50%).

2) Измерить скорость ИМ в положительном направлении (в сторону «Больше» на РП4-У). Для этого в ручном режиме кнопкой «Больше» на БУ21 переместить ИМ от среднего положения до положения 70% от возможно хода (УП=70%) и зафиксировать время его движения. Вычислить скорость ИМ в сторону «Больше» по формуле:

, (2.3)

где Дt - время перемещения исполнительного механизма от одного положения до другого, указываемого с помощью указателя положения УП;

ДУП%=70% - 50% =20% изменение положения механизма за время Дt.

3) Измерить скорость ИМ в отрицательном направлении (в сторону «Меньше» на РП4-У). Для этого повторить опыт пункта 2, управляя исполнительным механизмом кнопкой «Меньше» на БУ21. Вычислить скорость ИМ в сторону «меньше» по формуле:

, (2.4)

где ДУП%=50% - 30% =20% изменение положения механизма за время Дt.

4) Измерения по пунктам 2 и 3 повторить три раза и вычислить среднее значение скорости в обоих направлениях

5) Затем вычислить окончательно среднюю скорость ИМ:

. (2.5)

2.Вычисления

Скорость связи прибора РП4-У - это скорость изменения сигнала обратной связи под действием импульса при включении релейного элемента

Для определения скорости связи необходимо:

1) На блоке БУ21 установить переключатель в положение «Р» (ручной режим). Установить на панели РП4-У коэффициент передачи сумматора =1. Установить остальные параметры: коэффициент пропорциональности функциональной обратной связи _П, постоянную времени ФОС (она же постоянная времени интегрирования) _и, минимальную величину продолжительности импульса t_i в положения согласно варианту по таблице 2.1. Ручки входного задатчика «Задание» на панели РП4-У установить в нулевое положение.

Таблица 2.1 - Варианты заданий

2) Сбалансировать блок РП4-У. Для этого на панели «Задание» ручку «Грубо» установите на ноль. Ручку «Точно» поворачивайте в разные стороны до тех пор, пока не погаснут оба индикатора «Б» и «М».

3) Чтобы снять зависимость скорости связи V_св(_ДП) от установочного параметра _П.уст, заметьте положение точной ручки «Задание» и передвиньте ее на 2%. К выходу РП4-У (к клеммам Y₀ и Y₂) подключить вольтметр на 10 вольт. Затем следует отключить питание на тренажер тумблером на панели блока.

4) Подать напряжение питания на РП4-У (включить питание) и измерить секундомером длительность первого импульса t_и1. Скорость связи и действительный параметр _ПД определяются по формулам:

, (2.6)

где ДU_вх - напряжение на входе РП-4У;

t_и1 - длительность первого импульса при включении РП4-У.

Опыты повторите для всех значений _П.уст по шкале прибора: (0,5; 0,65; 0,8; 1,1; 1,4; 1,8 2.2). Результаты занести в таблицу 2.2

Таблица 2.2 - Результаты выполнения задания 3

автоматический прибор блок скорость

В данной лабораторной работе №2 «Исследование аналогового блока РП4-У и исполнительного механизма постоянной скорости» были получены навыки регулирования на основе релейно-импульсного регулирующего блока и исполнительного механизма постоянной скорости.

Также были изучены функциональные возможности блока РП4-У и то, что он используется в автоматической системе регулирования с исполнительными электрическими механизмами в качестве регулирующего элемента. Согласно заданию, с помощью заданных формул, найдены средняя скорость ИМ и скорость связи прибора РП4-У. Результаты всех вычислений занесены в таблицу.

Размещено на Allbest.ru