Laboratorní úloha Regulace otáček stejnosměrného motoru

HTML
DOWNLOAD

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Laboratorní úloha Regulace otáček stejnosměrného motoru"

Kamil Fišer
před 9 lety
Počet zobrazení:

1 Laboratorní úloha egulace otáček stenosměrného motoru Zaání: Návo e zpracován tak, aby mohl být použit pro násleuící úlohy. egulace otáček motoru s ohleem na velikost zátěže (poruchové veličiny (t)) - s P regulátorem nebo I regulátorem 2. Určení honot nastavených parametrů regulátoru (P, PI, PID) z přechoové charakteristiky Popis úlohy: egulovaná soustava S e tvořena věma stenosměrnými motorky, z nichž ruhý e možné použít ako generátor s možností volby zátěže. Moelem spoení obou e iferenciální rovnice.řáu s ominantní časovou konstantou T. Připoením zvoleného typu regulátoru může být vytvořen uzavřený regulační obvo (obr.), který bue přestavovat obě záklaní úlohy řízení - regulaci otáček na změnu honoty eich požaované honoty (w(t)) a regulaci otáček na změněnou zátěž ((t)). Obr. Schéma uzavřeného regulačního obvou, w říicí veličina, u akční veličina, y regulovaná veličina, e regulační ochylka Schéma úlohy: S Obr. 2 Sestava moulů úlohy, které tvoří uzavřený regulační obvo

Ovláání programu rc 2000: Program rc2000 umožňue ovláání výukového systému úloh prostřenictvím menu (obr.3). Výběrem z tohoto menu se vstupue o požaované skupiny úloh.

2 Ovláání programu rc 2000: Program rc2000 umožňue ovláání výukového systému úloh prostřenictvím menu (obr.3). Výběrem z tohoto menu se vstupue o požaované skupiny úloh. V našem přípaě e o volbu Jenokanálový osciloskop a generátor. Otevře se ialogové okno, které obsahue potřebné ovláací prvky. Jeich příslušným nastavením lze získat neen grafický výstup (přechoové charakteristiky), ale i soubory at, které umožní analýzu řešené problematiky. Obr. 3 Menu programu rc 2000 Ovláání programu skupin úloh:. Zkontrolute zapoení moulů (obr.2) 2. Spusťte program rc Volba - Jenokanálový osciloskop a generátor (obr.3) 4. Ovláání prostřenictvím ialogového okna Osciloskop+Generátor (obr.4) egulace otáček motoru s ohleem na velikost zátěže (poruchové veličiny (t)) - P regulátorem nebo I regulátorem Vhonou volbou typu regulátoru a nastavení eho parametrů lze významně ovlivnit kvalitu regulačního pochou. Přechoové ěe, které v obvou nastanou, mohou být vyvolány enak změnou honoty požaované veličiny (w(t)), ale přeevším vlivem poruchové veličiny ((t)), ež na regulovanou soustavu (motor-generátor) působí (obr. ). Velikost zátěže v obvou generátoru simulue poruchovou veličinu tohoto regulačního obvou. Uzavřený obvo bue neprve tvořit např. soustava a P regulátor. Buou zobrazovány přechoové charakteristiky ako reakce na různě velikou zátěž. Poobně buou zaznamenány průběhy

3 regulace s regulátorem typu I. Na záklaě těchto experimentů bue iskutována akost pochou s ohleem na velikost poruchové veličiny a možný vliv typu regulátoru a velikost eho stavitelných parametrů na zlepšení průběhu. legena k vykresleným křivkám ata vstupu operace s naměřenými aty vykreslení více křivek vstup o S,, UO výstup z S,, UO Obr. 4 Dialogové okno volby Jenokanálový osciloskop a generátor Doporučený postup:. Pro vykreslení přechoového ěe UO se zvoleným typem regulátoru (např. P) nastavte honotu eho stavitelného parametru (r 0 = 5, le (.4)) 2. Otevřete soubor at vstupu (obr.4) s efinicí honoty požaované veličiny w(t) (ako enoho ze vstupů obvou) požaovanou honotou e napětí na motoru, které opovíá určité honotě požaovaných otáček motoru. Ty sou měřeny Ṿ tachoynamem s převoní konstantou 0.06 ot s ( V 000 ot./min) 3. Zvolte vhoně měřítka osy vstupních at a élky trvání skokové vstupní změny pomocí tlačítek Time a Gain (obr. 4). Pro vstup/výstup z/o S,,UO nastavte měřítka os shoně. 4. Pro porovnání vlivu zátěže ((t)) na regulační pocho násleně použite tlačítka Sequence - umožní vykreslit několik přechoových ěů s různou honotou poruchy a) první křivka bue vykreslena pro obvo bez zátěže b) alší pak s různě velkou zátěží změnou honoty oporu (obr.6) z (0, a 0 - zkrat) 5. Jenotlivá měření spusťte příslušným barevným ovláacím prvkem B,, B4 (obr.4), barva křivky bue opovíat

4 6. Opakute měření s regulátorem typu I (T i = 0.0 s, (.5)) 7. V přípaě kmitavého průběhu přechoového ěe (při použití I regulátoru) navrhněte úpravu eho časové integrační konstanty (volbou honoty CI na kapacitní ekáě, obr. 6), aby regulační pocho měl nekmitavý charakter. 8. Zhonoťte vliv velikosti zátěže na ynamické vlastnosti regulace při nezměněných parametrech regulátoru. 9. Export at grafů ve formátu *.txt proveďte pomocí menu (obr.4). Z exportovaných at vykreslete např. pomocí programu Excel grafy a ty vložte o referátu. Určení honot nastavených parametrů regulátoru (P, PI, PID) z přechoové charakteristiky Funkce kažého z uveených typů regulátorů (P, PI, PID) e popsána opovíaící rovnicí, která obsahue také honoty stavitelných parametrů. Jeich nastavené honoty e možné určit analýzou přechoové oezvy (obr. 5) na skokovou změnu vstupu regulátoru (e(t)). Obr. 5 Přechoové charakteristiky regulátorů Doporučený postup:. Pole zvoleného typu regulátoru nastavte honoty eho stavitelných parametrů 2. Otevřete soubor (obr.4) s efinicí skokové změny vstupní veličiny e(t) (obr.6) 3. Zvolte vhoně měřítka osy vstupních at a élky trvání skokové vstupní změny 4. Aktivací tlačítka Sequence a ovláacími prvky B,, B4 (obr.4) vykreslete několik přechoových ěů (obr. 4) Pozn.: S ohleem na realizaci enotlivých typů regulátorů pomocí operačních zesilovačů e nutné stavitelné parametry regulátorů (r 0, T I a T D ) měnit volbou velikosti honot oporu ( 2 ) a kapacity (CI) (obr. 6, rovnice (.)). Tyto změny realizute pomocí oporové a kapacitní ekáy. 5. Pro kažý typ regulátoru vykreslete 3 křivky pro různé honoty stavitelných parametrů. Typ regulátoru P 2 (r 0 ) PI 2, CI (r 0, TI) PID 2, CI (r 0, T I a T D ) (.4).,,(.8).

6. Export at grafů ve formátu *.txt proveďte pomocí menu (obr.4). Z exportovaných at vykreslete např. pomocí programu Excel grafy a ty vložte o referátu. Z těchto charakteristik určete s pomocí obr.

5 6. Export at grafů ve formátu *.txt proveďte pomocí menu (obr.4). Z exportovaných at vykreslete např. pomocí programu Excel grafy a ty vložte o referátu. Z těchto charakteristik určete s pomocí obr. 5 honoty r 0, T I a T D a zapište matematický moel regulátoru. 7. Porovnete oečtené honoty z grafů s honotami, které ste volili pomocí eká s využitím vztahů (.4),, (.8). Obr. 6 Schéma zapoení PID regulátoru s operačními zesilovači Frekvenční přenos PID regulátoru v zapoení s operačními zesilovači 2 C 2 C Gue C C r C C r I I I I Frekvenční přenos PID regulátoru ve stanarním tvaru r0 Gue r0 r0t T Praktická realizace ieální D složky není s ohleem na kauzalitu (Příčina Násleek) možná, proto se v praxi nahrazue přenos ieální D složky vztahem r0 T,ke Frekvenční přenos PID regulátoru e potom r0 r0t Gue r0 T I I (.) (.2) (.3) (.4)

6 Porovnáním vztahů (.), (.2) a (.3) získáme vztahy pro výpočet honot r 0, T, T, r 0 T r C C T 2 I 0 I I I I C 2 I (.5) (.6) rc (.7) C r0 2 (.8)

Podobné dokumenty

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Otáčky DC motoru DC motor se zátěží Osvald Modrlák Lukáš Hubka Liberec 2010 Materiál vznikl v rámci projektu ESF