Лабораторная работа №1
Тема: «Моделирование и исследование характеристик типовых динамических звеньев систем автоматического управления»
Цель работы: получение навыков разработки электронных моделей типовых динамических звеньев САУ, исследование их частоты и переходных характеристик на этих моделях.
Выполнение работы
Исследую инерционное звено
а) собираю схему модели апериодического (инерционного) звена (рис. 1, 2), устанавливаю значения  кОм. Определяю параметры  кОм и  нФ.
Рисунок 1 – Схема модели инерционного звена (исследование переходных характеристик)
Рисунок 2 – Схема модели инерционного звена (исследование частотных характеристик)
б) Получаю переходную характеристику и определяю время переходного процесса  мс.
в) Получаю экспериментальные ЛАЧХ и ЛФЧХ, замеряю частоту среза  Гц и значение фазы  .
г) Увеличиваю значения постоянной времени  звена в два, три и четыре раза и определяю соответствующие значения  ,  и  .
Результаты измерений занесены в табл. 1.
Таблица 1 – Результаты измерений , и при разных значениях постоянной времени
, мс
|
30
|
60
|
90
|
120
|
 , мс
|
160,5
|
274,0
|
547,0
|
697,0
|
 , рад/с
|
6,5
|
6,5
|
6,5
|
6,5
|
|
|
|
|
|
Строю графики зависимостей  ,  и  (рис. 3).
Рисунок 3 – Графики зависимостей  , и
С повышением величины постоянной времени время переходного процесса возрастает, частота среза остается постоянной, а значение фазы стремится к  .
Исследую инерционное форсирующее звено
а) Собираю схему электронной модели инерционного форсирующего звена (рис. 4). Принимаю  кОм,  мкФ. Принимаю постоянную времени  мс и коэффициент звена  . Определяю параметры  кОм,  кОм,  кОм. Напряжение источника питания электронной модели принимаю равным  В.
Рисунок 4 – Схема электронной модели инерционного форсирующего звена
б) Снимаю переходную характеристику и определяю величину скачка  мВ переходной характеристики при  , установившееся значение  В и время переходного процесса  мс. Рассчитываю параметр  %.
в) Получаю экспериментальные ЛАЧХ и ЛФЧХ, замеряю частоту среза  и значение фазы  на этой частоте.
г) Устанавливаю соотношения значений постоянных времени  ,  ,  и повторно выполняю действия пунктов а-в.
Результаты расчетов пункта г сведены в табл. 2.
Таблица 2 – Результаты расчетов исследования инерционного форсирующего звена
|
 , кОм
|
 , кОм
|
 , кОм
|
 , мВ
|
 , В
|
, мс
|
 , %
|
 , Гц
|
, о
|
|
3
|
27
|
6,75
|
190
|
2
|
260
|
9,5
|
0
|
-55
|
|
6
|
24
|
6
|
430
|
2
|
165,5
|
21,5
|
0
|
-44
|
|
9
|
21
|
5,25
|
640
|
2
|
137
|
32
|
0
|
-33
|
|
12
|
18
|
4,5
|
845
|
2
|
130
|
42
|
0
|
-26
|
д) Строю графики зависимостей  ,  ,  (рис. 5.1 и рис. 5.2) и сравниваю их с аналогичными зависимостями, полученными в результате измерений , и при разных значениях постоянной времени инерционного звена.
Рисунок 5.1 –
Рисунок 5.2 - и
С увеличением значения постоянной времени форсирующего звена возрастают величины , при этом непрерывно падает; сохраняется неизменной и равна нулю.
Исследую звено второго порядка
а) Собираю схему модели звена второго порядка (рис. 6). Принимаю  кОм,  мкФ,  ,  мс, . Рассчитываю значения параметров модели  кОм,  кОм,  кОм.
Рисунок 6 – Схема звена второго порядка
б) Устанавливаю напряжение питания модели, равное  В, снимаю переходную характеристику и определяю время переходного процесса  мс, фиксирую при этом осциллографом максимальное значение выходного напряжения  В.
в) Рассчитываю перерегулирование:
 %.
в) Получаю экспериментальные данные ЛАЧХ и ЛФЧХ, замеряю частоту среза  Гц, значение фазы  на частоте среза и определяю запас устойчивости по фазе  .
г) Устанавливаю  ,  ,  ,  ,  ,  и выполняю пункты а-в для каждого нового значения  снова.
Результаты расчетов пункта г при различных значениях сведены в табл. 3.
Таблица 3 – Результаты расчета звена второго порядка
|
, мс
|
 , В
|
 , %
|
, Гц
|
, град
|
 , град
|
0,7
|
190
|
1,050
|
5
|
1
|
-15,30
|
167,70
|
0,5
|
288
|
1,174
|
17,4
|
1
|
-11,06
|
168,94
|
0,3
|
404
|
1,370
|
37,0
|
1
|
-6,688
|
173,312
|
0,1
|
1733
|
1,722
|
72,2
|
1
|
-2,238
|
177,762
|
1
|
196
|
1,0
|
0
|
1
|
-21,35
|
158,65
|
2
|
560,5
|
1,0
|
0
|
1
|
-38,02
|
141,98
|
3
|
861
|
1,0
|
0
|
1
|
-49,55
|
130,45
|
д) Строю графики зависимостей (рис. 7)  ,  ,  ,  и  .
Рисунок 7 - , , , и
при принимает минимальные значения; если же  , то величина возрастает. не влияет на . выше единицы только в тех случаях, когда  .
Контрольные вопросы
Количественная связь величины постоянного времени с временем переходного процесса в интерполяционном звене выражается формулой  .
При  (для инерционного форсирующего звена) показания на осциллографе отсутствуют.
Колебательное звено становится консервативным при  .
Изъять со схемы сопротивление .
 .
Низким значением коэффициента демпфирования.
Лабораторная работа №2
Тема: «Исследование статистических и астатических систем автоматического управления»
Цель работы: исследование на электронной модели характеристик статистических и астатических САУ в статистических и динамических режимах работы.
Выполнение работы
Исследую статистическую САУ
а) Собираю схему статистической САУ (рис. 2.1). Рассчитываю граничное значение коэффициента передачи САУ  .
Рисунок 7 – Схема статистической САУ
б) Принимаю номиналы сопротивлений  кОм. Рассчитаю параметры остальных элементов  кОм,  кОм,  кОм,  кОм,  нФ,  нФ,  нФ,  В. |
