ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5. Коррекция неустойчивых автоматических систем регулирования

Целью работы является:

1. проверка устойчивости заданных АСР;

2. проведение последовательной и параллельной (прямой и с помощью обратных связей) коррекции неустойчивых АСР. Определение параметров устройств коррекции;

3. экспериментальная проверка устойчивости АСР и действия корректирующих устройств.

Домашняя подготовка и составление предварительного отчета

1.Изучить рекомендуемую литературу [1, с.189–204, 208–213].

2. Для заданной схемы АСР (табл.4, рис.4):

а) Проверить условие устойчивости по критерию Гурвица. Если заданная АСР устойчива, задать значение коэффициента k₁, при котором К_раз > К_раз.пр, использовать это значение k₁ при дальнейшем анализе;

б) Построить амплитудно–фазовую характерис­тику (АФХ) разомкнутой АСР.

в) Провести параллельную коррекцию первого звена с использованием обратной связи, опре­делить область значений параметра корректирующего звена, приводящего исходную АСР к устойчивости. Построить примерную АФХ скорректированной разомкнутой АСР.

г) Провести параллельную коррекцию первого звена введением дополни­тельной прямой параллельной связи в звено 1, опре­делить область значений параметра корректирующего звена, приводящего исходную АСР к устойчивости. Построить примерную АФХ скорректированной разомкнутой АСР.

д) Провести последовательную коррекцию неустойчивой АСР, определить область значений коэффициента передачи дифференцирующего звена, обеспечивающего устойчи­вость исходной АСР. Построить АФХ скорректированной разомкнутой АСР.

Указания Для получения значений коэффициента передачи корректирующих звеньев, приводящих АСР к устойчивос­ти, воспользоваться критерием Гурвица. Для этого записать выражение эквивалентной передаточ­ной функции в случае охвата звена местной обратной связью, най­ти эквивалентную постоянную времени и вычислить: коэффициент обратной связи, необходимый для получения значений постоянной времени Т₁ из области устойчивости (п.2,в); коэффициент передачи звена дополни­тельной прямой параллельной связи (п.2,г); коэффициента передачи дифференцирующего звена (п.2,д).

Работа в лаборатории

Провести исследование действия корректирующих устройств обеспечивающих устойчи­вость исходной АСР по заданной программе.

Указания. 1. Собрать схему заданной АСР. На вход схемы в качестве Х_пред подключить источник постоянного напряжения. Изменяя Х_пред, установить Х_{вых.уст}=8 В. В качестве Х_вв использовать источник единичного скачка (ИЕС) подключить на вход исследуемого АСР, один вход осциллографа – к выходу ИЕС, а второй – на выход АСР.

При снятии характеристик отдельных звеньев см. указания к лабораторной работе № 1.

2. Убедиться, что АСР неустой­чива. Снять частотные характеристики разомкнутой АСР в линейном режиме и построить АФХ, сделать вывод о поведении АФХ в окрестности точки (–1, j0). Для снятия частотных характеристик источник единичного скачка заменить источником синусоидального сигнала (ИСС). Затем по осциллограммам определить отношение амплитуд (АЧХ) и разность фаз (ФЧХ) выходного и входного сигналов при изменении частоты входного синусоидального сигнала от 0 до 5·2π/Т, где Т – минимальная постоянная времени звена исследуемой АСР

3. Охватить первое звено модели АСР местной обратной связью. Изменяя коэффициент передачи обратной связи, добиться устойчивой работы замкнутой АСР с некоторым запасом. Снять частотные характеристики разомкнутой АСР в линейном режиме и построить АФХ; сделать вывод о поведении АФХ в окрестности точки (–1, j0). Сравнить полученную АФХ с АФХ исходной АСР (п.2). Сделать вывод о влиянии местной обратной связи на АФХ разомкнутой АСР.

Снять переходную характеристику первого звена с коррек­тирующей обратной связью и без нее, определить в обоих случаях коэффициент передачи и постоянную времени, рассчитать коэффи­циент обратной связи, при котором АСР стала устойчивой. Сравнить с данными предварительного отчета.

4. Ввести дополнительную прямую связь, параллельную первому звену. Изменяя коэффициенты передачи звена прямой связи, убедиться, что скорректированная АСР стала устойчивой. Снять частотные характеристики разомкнутой АСР в линейном режиме и построить АФХ, сделать вывод о поведении АФХ в окрестности точки (–1, j0). Сравнить полученную АФХ с АФХ исходной АСР (п.2). Сделать вывод о влиянии дополнительной прямой связи на АФХ разомкнутой АСР.

5. Ввести звено последовательной коррекции в схему исходной неустойчивой АСР. В качестве корректирующего дифференцирующего звена использовать идеальное дифференцирующее звено. При изменении коэффициента передачи дифференцирующего звена сделать АСР устойчивой. Проверить дейст­вие реального дифференцирующего звена.

Снять частотные характеристики разомкнутой АСР в линейном режиме и построить АФХ; сделать вывод о поведении АФХ в окрестности точки (–1, j0). Сравнить полученную АФХ с АФХ исходной АСР (п.2). Сделать вывод о влиянии звеньев последовательной коррекции на АФХ разомкнутой АСР.

Cнять переходную характеристику реального и идеального дифференцирующих звеньев, приводящих неустойчивую АСР к устой­чивости. По переходной характеристике определить параметры звеньев и сравнить с данными предварительного отчета. Сделать выводы.