ĆWICZENIE 5. Badanie przekaźnikowych układów sterowania



Podobne dokumenty
11. DYNAMIKA RUCHU DRGAJĄCEGO

Własności dynamiczne przetworników pierwszego rzędu

WYDZIAŁ FIZYKI, MATEMATYKI I INFORMATYKI POLITECHNIKI KRAKOWSKIEJ Instytut Fizyki LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI, ELEKTRONIKI I MIERNICTWA

II.6. Wahadło proste.

W celu obliczenia charakterystyki częstotliwościowej zastosujemy wzór 1. charakterystyka amplitudowa 0,

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Zadania otwarte. 2. Matematyka. Poziom rozszerzony Próbna Matura z OPERONEM i Gazetą Wyborczą n n. 2n n. lim 10.

= ± Ne N - liczba całkowita.

LABORATORIUM: Sterowanie rzeczywistym serwomechanizmem z modułem przemieszczenia liniowego Wprowadzenie

Laboratorium Metod i Algorytmów Sterowania Cyfrowego

Metoda odbić zwierciadlanych

Ćwiczenie 3 Badanie własności podstawowych liniowych członów automatyki opartych na biernych elementach elektrycznych

L(x, 0, y, 0) = x 2 + y 2 (3)

MECHANIKA BUDOWLI 12

Sposoby modelowania układów dynamicznych. Pytania

Dobór zmiennych objaśniających do liniowego modelu ekonometrycznego

POMIAR PĘTLI HISTEREZY MAGNETYCZNEJ

Podstawowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych

m q κ (11.1) q ω (11.2) ω =,

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

Fizykochemiczne podstawy inżynierii procesowej

Badanie wpływu parametrów korektora na własności dynamiczne układu regulacji automatycznej Ćwiczenia Laboratoryjne Podstawy Automatyki i Automatyzacji

MIERNICTWO WIELKOŚCI ELEKTRYCZNYCH I NIEELEKTRYCZNYCH

WZMACNIACZE OPERACYJNE Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

4.2 Analiza fourierowska(f1)

Podstawy Automatyki. Wykład 7 - obiekty regulacji. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

OPTYMALIZACJA KSZTAŁTU WIELOKĄTNYCH OBSZARÓW

TRANZYSTOROWY UKŁAD RÓŻNICOWY (DN 031A)

Binarne Diagramy Decyzyjne

Podstawowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych. Układ całkujący i różniczkujący

LABORATORIUM. Sterowanie rzeczywistym serwomechanizmem z modułem przemieszczenia liniowego

8. PŁASKIE ZAGADNIENIA TEORII SPRĘŻYSTOŚCI

Zakłócenia równoległe w systemach pomiarowych i metody ich minimalizacji

Badanie wzmacniacza niskiej częstotliwości

Badanie właściwości dynamicznych obiektów I rzędu i korekcja dynamiczna

Teoria sterowania - studia niestacjonarne AiR 2 stopień

Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych Laboratorium 1

Modele odpowiedzi do arkusza Próbnej Matury z OPERONEM. Matematyka Poziom rozszerzony

Ćwiczenie 21. Badanie właściwości dynamicznych obiektów II rzędu. Zakres wymaganych wiadomości do kolokwium wstępnego: Program ćwiczenia:

Ćwiczenie nr 11. Projektowanie sekcji bikwadratowej filtrów aktywnych

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

Charakterystyka amplitudowa i fazowa filtru aktywnego

Ćwiczenie nr 65. Badanie wzmacniacza mocy

Politechnika Wrocławska, Wydział Informatyki i Zarządzania. Modelowanie

Politechnika Poznańska Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania Podstawy Automatyki laboratorium

Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Katedra Elektroniki

WYKŁAD 11 OPTYMALIZACJA WIELOKRYTERIALNA

Graf skierowany. Graf zależności dla struktur drzewiastych rozgrywających parametrycznie

Rys Filtr górnoprzepustowy aktywny R

LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI POMIAR PRZESUNIĘCIA FAZOWEGO

Podstawowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych wzmacniacz odwracający i nieodwracający

Średnia odległość planety od Słońca i III prawo Keplera

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 4

KOMPLEKSOWE BADANIE WSPÓŁCZYNNIKA PARCIA BOCZNEGO W GRUNTACH LABORATORYJNĄ METODĄ POMIARU OPORÓW TARCIA

Ćwiczenie - 1 OBSŁUGA GENERATORA I OSCYLOSKOPU. WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYKI AMPLITUDOWEJ I FAZOWEJ NA PRZYKŁADZIE FILTRU RC.

4. Właściwości eksploatacyjne układów regulacji Wprowadzenie. Hs () Ys () Ws () Es () Go () s. Vs ()

MECHANIKA OGÓLNA (II)

1 Dana jest funkcja logiczna f(x 3, x 2, x 1, x 0 )= (1, 3, 5, 7, 12, 13, 15 (4, 6, 9))*.

dr inż. Zbigniew Szklarski

Transmitancje układów ciągłych

Bierne układy różniczkujące i całkujące typu RC

Rys. 1. Wzmacniacz odwracający

1. Regulatory ciągłe liniowe.

Automatyka i robotyka

13 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J

ĆWICZENIE 3 REZONANS W OBWODACH ELEKTRYCZNYCH

dr inż. Zbigniew Szklarski

PRACOWNIA ELEKTRONIKI

FILTRY AKTYWNE. Politechnika Wrocławska. Instytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki. Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

Inżynieria Systemów Dynamicznych (5)

KRYTERIA OCENIANIA ODPOWIEDZI Próbna Matura z OPERONEM. Matematyka Poziom rozszerzony

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania. Podstawy Automatyki

Ćwiczenie 22. Temat: Przerzutnik monostabilny. Cel ćwiczenia

Obóz Naukowy Olimpiady Matematycznej Gimnazjalistów

REGULATORY W UKŁADACH REGULACJI AUTOMATYCZNEJ. T I - czas zdwojenia (całkowania) T D - czas wyprzedzenia (różniczkowania) K p współczynnik wzmocnienia

KRYTERIA OCENIANIA ODPOWIEDZI Próbna Matura z OPERONEM. Matematyka Poziom rozszerzony

A3 : Wzmacniacze operacyjne w układach liniowych

Automatyka i sterowanie w gazownictwie. Regulatory w układach regulacji

1. Opis teoretyczny regulatora i obiektu z opóźnieniem.

Układ regulacji automatycznej (URA) kryteria stabilności

Pole magnetyczne. 5.1 Oddziaływanie pola magnetycznego na ładunki. przewodniki z prądem Podstawowe zjawiska magnetyczne

Ćwiczenia do wykładu Fizyka Statystyczna i Termodynamika

1 Układy wzmacniaczy operacyjnych

Notatki z II semestru ćwiczeń z elektroniki, prowadzonych do wykładu dr. Pawła Grybosia.

13. Równania różniczkowe - portrety fazowe

Matematyka II. Bezpieczeństwo jądrowe i ochrona radiologiczna Semestr letni 2018/2019 wykład 13 (27 maja)

Temat: Oscyloskop elektroniczny Ćwiczenie 2

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA

Opis systemów dynamicznych w przestrzeni stanu. Wojciech Kurek , Gdańsk

TRANZYSTORY BIPOLARNE

Procedura modelowania matematycznego

Wyznaczanie współczynnika wnikania ciepła dla konwekcji swobodnej

Energia kinetyczna i praca. Energia potencjalna

Regulator PID w sterownikach programowalnych GE Fanuc

PRZEMIANA ENERGII ELEKTRYCZNEJ W CIELE STAŁYM

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

ELEMENTY AUTOMATYKI PRACA W PROGRAMIE SIMULINK 2013

UKŁADY Z PĘTLĄ SPRZĘŻENIA FAZOWEGO (wkładki DA171A i DA171B) 1. OPIS TECHNICZNY UKŁADÓW BADANYCH

PRACA MOC ENERGIA. Z uwagi na to, że praca jest iloczynem skalarnym jej wartość zależy również od kąta pomiędzy siłą F a przemieszczeniem r

Ćw. 8: POMIARY Z WYKORZYSTANIE OSCYLOSKOPU Ocena: Podpis prowadzącego: Uwagi:

Transkrypt:

ĆWICZENIE 5 Badanie zekaźnikowych układów steowania 5. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest badanie zekaźnikowych układów steowania obiektem całkującoinecyjnym. Ćwiczenie dotyczy zekaźników dwu- i tójołożeniowych z histeezą. Badane są także układy, w któych zastosowano koekcyjne, odatne szężenie zwotne. W takim ozwiązaniu możliwy jest uch oślizgowy. W ćwiczeniu umożliwia się obsewację tego uchu zaówno na łaszczyźnie fazowej jak i w dziedzinie czasu. 5. Steowanie w układzie zekaźnikowym bez koekcyjnego odatnego szężenia zwotnego Stuktualny schemat badanego układu steowania okazano na ys. 5.. ( t ) = 0 e( t ) f (e) u( t ) ' G ( s). c ( t ) s c ( t ) Rys. 5.. Stuktualny schemat układu steowania Na schemacie tym ct () oznacza sygnał wielkości steowanej, ut () jest sygnałem steującym, zaś zez et () oznaczono uchyb steowania. Rozważa się układ autonomiczny o zeowej wielkości zadającej ()= t 0, t. Oeatoowa tansmitancja G( s) jest modelem steowanego obiektu całkująco-inecyjnego k G() s = G () s =, (5.) s Ts s zaś funkcja f : e u wyznacza nieliniowy algoytm steowania. Z owyższych założeń wynika, iż et () = ct (). (5.) Różniczkowe ównanie, oisujące zachowanie się członu liniowego ozważanego układu steowania, ma zatem ostać T = k f ( e( ), (5.3) e(0), (0). Rozwiązaniem tego ównania jest funkcja et ( ) chaakteyzująca ewolucję uchybu dla t 0. Uwzględniając fakt, iż d d de( d = = =, (5.4) dt de( dt de( ównaniu (5.3) nadać można nastęującą fomę

d T = k de( e(0), (0). f ( e( ), (5.5) Rozwiązaniem tego ównania jest tajektoia stanu ( e( ), t 0. Rozwiązanie to zależy oczywiście od ostaci funkcji f(), e czyli od stosowanego algoytmu steowania. W zyadku aktycznie ważnej klasy algoytmów steowania zekaźnikowego, znalezienie ozwiązań ( e( ) nie nastęcza większych tudności. Rozważa się zekaźniki dwuołożeniowe oaz tójołożeniowe. 5.. Układ steowania z zekaźnikiem dwuołożeniowym z histeezą Rozważa się algoytm steowania odowiadający nastęującemu zeisowi (o. ys. 5.) ( > 0) ( e < b), B dla ( < 0) ( e < b), u( e) = ( > 0) ( e > b), B dla ( < 0) ( e > b), zakłada się zy tym, iż b > 0 oaz B > 0. (5.6) B u -b b e -B Rys. 5. Chaakteystyka zekaźnika dwuołożeniowego z histeezą Stosownie do (5.6) łaszczyznę fazową ( x, x ), gdzie x, x ) = ( e, ), (5.7) ( e dzieli się na nastęujące obszay (ys.5.3): I: ( x > 0) ( x< b), II: ( x < 0) ( x< b), III: ( x > 0) ( x > b), IV: ( x < ) x > b). 0 ( Linie (ółoste) komutacji oisane są ównaniami: x b > 0, (5.8) x b < 0. (5.9) W obszaach I i II obowiązują ównania x = x( (5.0) x = x( / T k B / T, (5.) dx ()/ t dx () t = / T k B/( T x ()) t, (5.)

z kolei w obszaach III i IV zachodzi x = x( (5.3) x = x / T k B / T, (5.4) ( dx ()/ t dx () t = / T k B/( T x ()) t. (5.5) II -b I x IV III b x Rys. 5.3 Płaszczyzna fazowa i linie komutacji Ze wzoów (5.) oaz (5.5) wynika, iż nachylenie tajektoii fazowych jest stałe wzdłuż linii ównoległych do osi odciętych x. Maciez fundamentalna układów ównań (5.0) i (5.) oaz (5.3) i (5.5) ma ostać tt / ( ) Φ ex / T t 0 T e = =. (5.6) tt / 0 0 e Równania (5.) oaz (5.5) ozwiązuje się metodą ozdzielenia zmiennych, otzymując I i II : x() t = Tx() t BkT ln Bk x () t C ( t 0 ), (5.7) C ( t0) = x( t0) Tx( t0) BkT ln Bk x ( t0), (5.8) III i IV : x() t = Tx() t BkT ln Bk x () t C ( t 0 ), (5.9) C ( t0) = x( t0) Tx( t0) BkT ln Bk x ( t0). (5.0) Stabilny cykl ganiczny (izolowany to zamknięty), wystęujący w ozważanym układzie steowania, oisany jest ównaniami x () t = T x () t Bk T ln Bk x () t C, (5.) x () t = T x () t Bk T ln Bk x () t C, (5.) zy czym stałe całkowania mają zeciwne znaki C = C. (5.3) Paamety cyklu ganicznego wyznacza się, 'sklejając' odowiednie fagmenty tajektoii fazowych (ys. 5.4).

x x P I -b _ x 0 II P _ b III x 0 IV x = x x Rys. 5.4. Reezentacja cyklu ganicznego na łaszczyźnie fazowej Pzykładowo, dla unktu P o wsółzędnych ( bx, ) zachodzi b= T x Bk T ln Bk x C, (5.4) b= T x Bk T ln Bk x C. (5.5) Wsółzędna x sełnia zatem nieliniowe ównanie Bk T ln ( Bk x ) /( Bk x ) T x = b. (5.6) Równanie to ozwiązuje się na dodze numeycznej, z dwóch ozwiązań możliwych zyjmując to, któe sełnia waunek x < Bk. Nastęnie oblicza się watość stałej całkowania C x ) = T x Bk T ln Bk x b. (5.7) ( Amlitudę x 0 cyklu ganicznego (zob. ys. 5.4) łatwo jest wyznaczyć, zyjmując we wzoze (5.) zeową watość wsółzędnej fazowej x, otzymuje się w ten sosób nastęującą zależność Bk T ( Bk ) x ( T) = BkT ln( Bk) C ( T) = ln ( Bk ) ( x ( T )) 0 Okes T cyklu ganicznego oszacować można na odstawie fomuły T x = x. (5.8) dx ( x )/ dx d x, (5.9) x w któej funkcja x( x) ma ostać okeśloną zeisem (5.). Po niezbędnych zekształceniach otzymuje się oszukiwany wzó T x ) = T ln ( Bk x ) /( Bk x ) = 4( T x b) /( Bk ( ). (5.30) Pzebieg w czasie fazowych wsółzędnych łatwo wyznacza się, kozystając z wcześniej odanej maciezy fundamentalnej Φ( t ).

Układ steowania z zekaźnikiem dwuołożeniowym bez histeezy Oieając się na owyższych wynikach, łatwo jest oisać własności układu steowania obiektem całkująco-inecyjnym (5.) zy omocy steownika zekaźnikowego dwuołożeniowego bez histeezy (b = 0). Pzedmiotem ozważań jest zatem nastęujący algoytm steowania (o. ys. 5.5). gdzie B > 0. B e, ue () = dla < 0 B dla e> 0, (5.3) B u e -B Rys. 5.5. Chaakteystyka zekaźnika dwuołożeniowego z histeezą Linia komutacji okywa się z osią zędnych x łaszczyzny fazowej ( x, x ) na dwa obszay (ys. 5.6) I: x < 0, II: x > 0. i dzieli tę łaszczyznę I x II x Rys. 5.6. Płaszczyzna fazowa i linia komutacji W obszaze I obowiązują ównania (5.0)-(5.), zaś w obszaze II - ównania (5.3)-(5.5). W ozważanym układzie stabilny cykl ganiczny nie owstanie. Można bowiem okazać, iż zachodzi teaz x = 0. 5.. Układ steowania z zekaźnikiem tójołożeniowym z histeezą Analizowany jest algoytm steowania odowiadający nastęującemu zeisowi (o. ys. 5.7) B u( e) = B 0 ( > 0) ( e < a), dla ( < 0) ( e < b), ( > 0) ( e > b), dla ( < 0) ( e > a), dla innych i e, zakłada się zy tym, iż ab, > 0, a < boaz B > 0. (5.3)

u B -b -a a b e -B Rys. 5.7. Chaakteystyka zekaźnika tójołożeniowego z histeezą Płaszczyznę fazową x, x ) = ( e, ) dzieli się na nastęujące obszay (ys.5.8): ( e I: ( x > 0) ( x< a) II: ( x < 0) ( x< b), III: ( x > 0) ( x > b), IV: ( x < 0) ( x > a), V: ( x > 0) ( a < x < b), VI: ( x < ) ( b< x < a). 0 Linie (ółoste) komutacji oisane są ównaniami: x b > 0, (5.33) x a < 0, (5.34) x b < 0, (5.35) x a > 0. (5.36) x I V III -b -a II VI a b x IV -B Rys. 5.8. Płaszczyzna fazowa i linie komutacji W obszaach I i II obowiązują ównania x = x( (5.37) x = x / T k B / T, (5.38) ( dx ()/ t dx () t = / T k B/( T x ()), t (5.39) w obszaach III i IV - ównania x = x( (5.40) x = x / T k B / T, (5.4) ( dx ()/ t dx () t = / T k B/( T x ()) t, (5.4)

zaś w obszaach V i VI zachodzi x = x( (5.43) x = x( / T, (5.44) dx()/ t dx() t = / T. (5.45) Rozwiązania ównań (4.39), (4.4) oaz (4.45) mają ostać, odowiednio: I i II : x () t = T x () t Bk T ln Bk x () t C ( t 0, (5.46) III i IV : ) C ( t0) = x( t0) Tx( t0) BkT ln Bk x ( t0), (5.47) x () t = T x () t Bk T ln Bk x () t C ( t 0, (5.48) ) C ( t0) = x( t0) Tx( t0) BkT ln Bk x ( t0), (4.49) V i VI : x() t = T x () t C 0 ( t 0 ), (5.50) C0( t0) = x( t0) T x( t0). (5.5) Stan ównowagi badanego układu odowiada zależnościom: x ()= t 0 oaz ut ()= 0. (5.5) Na łaszczyźnie fazowej jest to odcinek x ()= t 0 oaz a < x < a. W zależności od watości aametów obiektu k oaz T, a także chaakteystyk zekaźnika, w układzie może także wystąić stabilny cykl ganiczny. 5.3 Steowanie w układzie zekaźnikowym z koekcyjnym odatnym szężeniem zwotnym Stuktualny schemat badanego układu steowania, w któym zastosowano liniowe koekcyjne szężenie zwotne odatne okazano na ys. 5.9. ( t ) = 0 e( t ) e ( t ) f (e ) u( t ) ' G ( s). c ( t ) s c ( t ) T Rys. 5.9. Stuktualny schemat układu steowania z koekcyjnym szężeniem Schemat ilustujący zasadę aktycznej imlementacji omawianego szężenia w zyadku steowanego obiektu całkująco-inecyjnego (5.) odano na ys. 5.0.

( t ) = 0 e( t ) e ( t ) f (e ) u( t ) ' G ( s). c ( t ) s c ( t ) k T s Rys. 5.0. Stuktualny schemat układu steowania z aktyczną imlementacją koekcyjnego szężenia W celu zaewnienia ównoważności ozważanych schematów aamety szężeń należy dobać w ten sosób aby sełniona była elacja k = k T. (5.53) Sygnał óżnicowy e = e( T e( ) (5.54) t jest agumentem nieliniowego algoytmu steowania f : e u. Różniczkowe ównania, oisujące ewolucję uchybu et () oaz tajektoię stanu ( e( ) dla t 0, mają zatem ostać T = k f ( e( T ), e(0), (0), d T = k f ( e( T ), de( e(0), (0). (5.55) (5.56) 5.3. Układ steowania z zekaźnikiem dwuołożeniowym z histeezą Rozważając algoytm steowania, odowiadający zekaźnikowi dwuołożeniowemu z histeezą (o. wzó (5.6) oaz ys. 5.), zakłada się B u( e ) = B ( > 0) ( e < b), dla ( < 0) ( e < b), ( > 0) ( e > b), dla ( < 0) ( e > b), (5.57) gdzie b > 0 oaz B > 0. Linie (ółoste) komutacji mają na łaszczyźnie fazowej o wsółzędnych x, x ) = ( e, ) nastęujące ównania: ( e x = b T x, x > 0, (5.58) x = b T x, x < 0. (5.59) Równaniom tym dogodnie jest nadać oniższą fomę x = x / T b/ T, x < b dla T > 0, > b dla T > 0, (5.60)

x = x / T b/ T, x > b dla T > 0, < b dla T > 0. (5.6) Ze wzoów tych wynika, iż zy T > 0 obsewuje się ochylenie linii komutacji w lewo, zaś zy T < 0 w awo - w stosunku do odowiednich linii komutacji dla T = 0 (o. wzoy (5.8) i (5.9)). Stosowny odział łaszczyzny fazowej okazano na ys. 5.. Rysunek ten dotyczy aktyczne ważniejszego zyadku T > 0. II -b I x IV III b x Rys. 5. Płaszczyzna fazowa i linie komutacji W obszaach I i II obowiązują ównania (5.0)-(5.), zaś w obszaach III i IV - ównania (5.3)- (5.5), wyowadzone w unkcie 5... W tym miejscu można skozystać z odowiednich ozwiązań owych ównań, także odanych w unkcie 5... Tak ostęując, sfomułowano nastęujący waunek na aamet x cyklu ganicznego, wystęującego w ozważanym układzie steowania (zob. ys. 5.) Bk T ln ( Bk x ) / ( Bk x ) ( T T ) x = b. (5.6) x I x P _ -b x _ x0 x b x 0 III x II P _ IV x = x Rys. 5.. Reezentacja cyklu ganicznego na łaszczyźnie fazowej Podobnie jak w unkcie 5.., ois cyklu ganicznego uzyskuje się, łącząc odowiednie fagmenty tajektoii fazowych. Rozwiązanie ównania (5.6) ozyskuje się na dodze numeycznej, zy czym z dwóch możliwych ozwiązań należy wybać to, któe sełnia nieówność x < Bk. Analiza wzou (5.6) owadzi do nastęujących wniosków: Funkcja x ( T ) jest funkcją monotonicznie malejącą. Funkcja x ( T ) = b T x ( T ) jest funkcją monotonicznie malejącą (o. ys. 5.). Amlituda cyklu ganicznego x 0 ( ), oisana wzoem T

BkT Bk x 0 ( ) ( T ) = ln ( Bk ) ( x, (5.63) ( T )) jest monotonicznie malejącą funkcją agumentu T (zwiększając koekcyjne szężenie, uzyskuje się kozystne tłumienie oscylacji cyklu ganicznego). Okes cyklu ganicznego TT ( ), dany wzoem Tx ( ) = Tln ( Bk x)/( Bk x) = 4[( T T) x b]/( Bk), (5.64) jest monotonicznie malejącą funkcją agumentu T. Pzyjmując gdzie T = T, (5.65) uzyskuje się nastęujące oszacowania aametów cyklu ganicznego: x = Bk ( α )/( α ), (5.66) 0 x = Bk T ln[( α) / ( 4α )]/, (5.67) T = 4 b/( Bk ), (5.68) α=ex[ b/ ( Bk T )]. (5.69) Nachylenie linii komutacji wynosi / T, łatwo zatem wyznaczyć wsółzędne takich unktów ołożonych na owych liniach, oczynając od któych w ozważanym układzie steowania wystąią zjawiska utożsamiane z zeczywistym uchem oślizgowym ('odbicie' tajektoii stanu od linii komutacji). Idealizowana ostać takiego uchu nazywana jest ganicznym uchem oślizgowym. Rzędne unktów, o któych mowa wynoszą = x Bk /( T / T ) dla linii komutacji (5.60), (5.70) x = Bk /( T / T ) dla linii komutacji (5.6). (5.7) 5.4 Ois stanowiska. W skład stanowiska wchodzą: Ćwicz N.5 5.4. Model układu egulacji,któego schemat ideowy zedstawia ys.5.3, zawieający: - obiekt dynamiczny oisany tansmitancją K m / M H ( s) =, s( Tm / M ) zy czym wzmocnienie obiektu K m/m oaz inecja T m/m mogą zyjmować dwie watości, wybieane zełącznikami klawiszowymi, oznaczonymi odowiednio K m/m oaz T m/m,

- egulato dwu i tójołożeniowy o stałej amlitudzie skoku, zmiennej szeokości stefy histeezy b (dwie watości wybieane zełącznikiem klawiszowym, oznaczonym symbolem i ) oaz egulowanej łynnie stefie nieczułości egulatoa tójołożeniowego a, ustawianej otencjometem oznaczonym liteą a. Wybó egulatoa umożliwia zełącznik klawiszowy, oznaczony symbolem / - układ koekcyjny, włączany zełącznikiem klawiszowym (oznaczonym symbolem P ) w ętlę szężenia zwotnego wokół egulatoa, oisany tansmitancją K K H ( s) =, TK zy czym T K T m, natomiast wzmocnienie K K jest egulowane łynnie otencjometem kalibowanym, oznaczonym symbolem K K, - zełącznik (klawisz, oznaczony symbolem P ), umożliwiający otwacie lub zamknięcie ętli szężenia zwotnego układu egulacji, de układ óżniczkujący, umożliwiający analizę sygnału błędu e na łaszczyźnie fazowej. dt Widok łyty czołowej modelu układu zedstawiony jest na ys.5.4. 5.4.. Wielofunkcyjny Zestaw Pomiaowy tyu MX - 9300, zawieający między innymi: - geneato funkcji, stanowiący źódło wejściowych sygnałów eiodycznych, - częstościomiez, umożliwiający odczyt częstotliwości sygnałów z geneatoa. 5.4.3. Oscylosko dwukanałowy, umożliwiający wizualizację sygnałów na łaszczyźnie fazowej, CZĘSTOŚCIMIERZ GENERATOR VOLTOMIERZ OSCYLOSKOP 5.4.4. Oscylosko dwukanałowy, umożliwiający wizualizację chaakteystyk zekaźnikowych oaz wybanych sygnałów w funkcji czasu. OSCYLOSKOP

Rys.5.4. Płyta czołowa modelu układu egulacji. Uwaga: W związku z zastosowaniem w modelu układu wzmacniaczy oeacyjnych tyu LM74, istnieje zależność szeokości stefy histeezy układu zekaźnikowego od amlitudy i częstotliwości sygnału steującego e. Pzyjęty owyżej sosób omiau ozwala okeślić zeczywistą szeokość stefy histeezy dla wszystkich wystęujących w ćwiczeniu sygnałów uchybu. Uwaga: Wzmocnienie K K okeślone jest zależnością. K K =, 0. n gdzie n wielkość odczytywana ze skali otencjometu, oznaczonego symbolem K K.. N. dla n =, wzmocnienie K K = = 0. 4. 0. Tabela aametów obiektu: T m = 540 µsek, K m = 980, T M = 760 µsek, K M = 70, T K = 540 µsek, K K = 0. do. 5.5 Zadania omiaowe 5.5. Pomiay 5.5.a Badanie układu ze steownikiem zekaźnikowym dwuołożeniowym z histeezą Zaobsewować kształt chaakteystyki zekaźnikowej, omiezyć szeokość stefy histeezy (osiem zyadków) oaz wysokość skoku zekaźnika. Obsewując zebieg tajektoii (e), zbadać zależność ich kształtu od

- wzmocnienia obiektu k m/ M (dwa zyadki), dla ustalonej watości stałej czasowej obiektu ( T m lub T M ) i szeokości stefy histeezy (b 0 lub b ), - stałej czasowej członu inecyjnego T m/ M (dwa zyadki), dla ustalonej watości wzmocnienia obiektu ( k m lub k M ) i szeokości stefy histeezy (b 0 lub b ). Okeślić szeokość stefy histeezy na odstawie tajektoii fazowych (e), dla ustalonych watości aametów obiektu. Dla ustalonej watości aametów obiektu wyznaczyć okes i amlitudę dgań, obsewując zebieg czasowy uchybu et (). W każdym z analizowanych zyadków należy skonfontować zebiegi tajektoii fazowej (e) z odowiednimi zebiegami czasowymi uchybu et ( ) oaz jego ochodnej (. W celu wykonania omiau kształtu chaakteystyki zekaźnikowej należy: - ustawić zebieg wyjściowy z geneatoa jako zebieg ostokątny o częstotliwości 0 Hz, - w modelu układu zamknąć ętlę szężenia zwotnego (klawisz P w ozycji "", klawisz P w ozycji "0", - ustawić oscylosko dla acy X-Y, na wejście X odając sygnał e, na wejście Y - sygnał u. W celu wykonania omiau kształtu tajektoii fazowych (e) należy: - ustawić zebieg wyjściowy z geneatoa jako zebieg ostokątny o częstotliwości 0 Hz, - w modelu układu zamknąć ętlę szężenia zwotnego (klawisz P w ozycji "", klawisz P w ozycji "0", - ustawić oscylosko dla acy X-Y, na wejście X odając sygnał e, na wejście Y - sygnał. Pzebiegi czasowe et () oaz ( obsewuje się na ekanie dugiego oscyloskou. 5.5.b Badanie układu ze steownikiem zekaźnikowym dwuołożeniowym z histeezą oaz koekcyjnym odatnym szężeniem zwotnym ujemnym Dobieając stałą czasową Tk = Tm oaz ustalając wzmocnienie obiektu i szeokość stefy histeezy zekaźnika, zaobsewować ochylenie linii komutacji waz ze wzostem wzmocnienia członu koekcyjnego k k. Doowadzić układ do uchu oślizgowego, egulując wzmocnienie członu koekcyjnego. Zaejestować watość wzmocnienia, zy któej wystęuje to zjawisko. Zbadać wływ wzmocnienia obiektu k m/ M na obaz uchu oślizgowego. Zaobsewować sygnały w uchu oślizgowym: zebieg wyjścia y (zmienna steowana), zebieg uchybu et () oaz jego ochodnej (, zebieg sygnału steującego ut (). Oszacować czas ustalania odowiedzi skokowej badanego układu steowania. W celu wykonania omiau kształtu tajektoii fazowych (e) należy: - ustawić zebieg wyjściowy z geneatoa jako zebieg ostokątny o częstotliwości 0 Hz, - w modelu układu zamknąć ętlę szężenia zwotnego (klawisz P w ozycji "") oaz ętlę szężenia koekcyjnego (klawisz P w ozycji ""), - ustawić oscylosko dla acy X-Y, na wejście X odając sygnał e, zaś na wejście Y - sygnał. Wszystkie zebiegi czasowe obsewuje się na ekanie dugiego oscyloskou.

5.5.c Badanie układu ze steownikiem zekaźnikowym tójołożeniowym z histeezą Zaobsewować kształt chaakteystyki zekaźnikowej. Taktując szeokość stefy histeezy b i wysokość skoku chaakteystyki zekaźnikowej B jako ustalone, omiezyć szeokość stefy nieczułości dla dwóch dowolnie wybanych ołożeń okętła " a ". Zaobsewować zależność tajektoii fazowych od szeokości stefy nieczułości a ; szeokość stefy histeezy b, wzmocnienie obiektu k m/ M oaz stałą czasową T m/ M należy taktować jako ustalone. Pomiezyć amlitudę oaz częstotliwość dgań, wystęujących w układzie. Analizę układu steowania owadzi się, obsewując zebiegi tajektoii fazowych (e), a także odowiednie zebiegi w dziedzinie czasu ( y(), t et (), (, ut ()). Okeślić szeokość stefy nieczułości a, zy któej ojawia się tłumienie dgań, jako funkcję wzmocnienia obiektu zy ustalonej stałej czasowej oaz jako funkcję stałej czasowej obiektu zy ustalonym wzmocnieniu obiektu. Badania wykonać dla wybanej szeokości stefy histeezy b zekaźnika. Pomiay chaakteystyk zekaźnika, tajektoii fazowych (e) oaz ocesów zejściowych owadzi się tak jak zy ealizacji zadań z unktu 5.5.a, ustawiając klawisz / w ozycję "", zaś częstotliwość geneatoa na 00 Hz. 5.5.d Badanie układu ze steownikiem zekaźnikowym tójołożeniowym z histeezą oaz koekcyjnym odatnym szężeniem zwotnym ujemnym Dobieając stałą czasową Tk = Tm oaz ustalając wzmocnienie obiektu i szeokość stefy histeezy oaz nieczułości zekaźnika, zaobsewować ochylenie linii komutacji waz ze wzostem wzmocnienia członu koekcyjnego k k. Doowadzić układ do uchu oślizgowego, egulując wzmocnienie członu koekcyjnego. Zaejestować watość wzmocnienia, zy któej wystęuje to zjawisko. Zbadać wływ wzmocnienia obiektu k m/ M oaz szeokości stefy histeezy b na obaz uchu oślizgowego. Zaobsewować zejściowe ocesy steowania w badanym układzie steowania ( y(), t et (), ( oaz ut ()). Pomiay chaakteystyk zekaźnika, tajektoii fazowych (e) oaz ocesów zejściowych owadzi się tak jak zy ealizacji zadań z unktu 5.5.b, ustawiając klawisz / w ozycję "", zaś częstotliwość geneatoa na 00 Hz. 5.6 Oacowanie wyników W sawozdaniu z ćwiczenia należy: 5.6.a Zestawić wyniki obsewacji i omiaów, zaoatując je w odowiednie komentaze i wnioski. 5.6.b Dla każdego z ozważanych zyadków 5.5.a-d, dokonać óby analitycznego oszacowania aametów tajektoii fazowych oaz ocesów zejściowych, wystęujących w badanym układzie steowania.

R4 R6 R43 R44 R3 R R47 R30 R8 R6 R3 R9 R7 R35 R7 Kk R4 R37 R39 R36 Rm Rk P R4 R R3 R8 R R9 R R5 R9 R45 R6 R46 R6 R5 R R0 R33 R34 R3 R6 R R38 R40 CM Cm C Ck CTM CTm I I4 I5 I6 I8 I7 I3 I I I I0 I9 -Yo y e e R7 R0 Uz -Uz -Uz R3 Uz R5 Uz a R4 Km/M Tm/M u P P OBIEKT de dt Rys. 5.3. Schemat ideowy modelu układu