Лаб раб АСВ

Лабораторная работа № 1
Исследование автоматической следящей системы
гирокомпаса
ЦЕЛЬ РАБОТЫ:
Практическое ознакомление с системой автоматического регулирования,
определение качества переходного процесса следящей системы гирокомпаса
«Курс-4».
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ:
Системой автоматического регулирования (управления) называется
такая автоматически (без помощи человека) действующая система, которая в
течение достаточно длительного времени поддерживает требуемое
неизменное значение некоторой физической величины в каком-либо
процессе (при любых возмущающих воздействиях) или же изменяет это
значение по заранее заданной программе.
Управление – более общий термин, чем регулирование.
Система автоматического управления (САУ) может решать не только
задачу системы автоматического регулирования (САР) – поддержание либо
изменение регулируемой величины по заданной программе, но и
совокупность таких задач (многомерные САУ), а также иметь различные
дополнительные функции (выполнение логических операций и пр.).
САР, которая воспроизводит на выходе величину, задаваемую на входе,
называется следящей системой.
Основная терминология по САР:
Регулируемая величина (выходной сигнал) – параметр, который необходимо
поддержать для установленного режима работы оборудования.
Объект регулирования – устройство, в котором (для которого) происходит
процесс регулирования (поддержания регулируемой величины в
соответствии с заданным значением).
Автоматический регулятор – автоматическое устройство, осуществляющее
регулирование. Включает:
 измерительное устройство (чувствительный элемент, датчик),
реагирующее на отклонение регулируемой величины;
 усилительно-преобразовательное устройство – для усиления и
преобразования регулируемой величины в сигнал, удобный для
дальнейшего использования в процессе регулирования;
 исполнительное устройство – для оказания воздействия на объект в
соответствии с измеренным значением регулируемой величины (это
воздействие называется регулирующим воздействием);
 регулирующий орган – оконечное устройство автоматического
регулятора, позволяющее воздействовать на протекание регулируемого
процесса (на объект регулирования).
2
Внешние воздействия (входные сигналы):
 заданное значение регулируемой величины;
 возмущающие воздействия на объект, вызванные изменением его
состояния и взаимодействия с внешней средой;
 энергопитание.
САУ или САР иллюстрируется схемой, показывающей какие элементы
(составляющие автоматический регулятор и объект регулирования) входят в
состав данной конкретной системы и как они соединены между собой. Такая
схема называется структурной схемой данной системы.
Параметрами, характеризующими качество переходного процесса (или
качество регулирования), САУ являются:
 перерегулирование (динамическая ошибка) – отклонение регулируемой
величины после начального рассогласования по знаку относительно
заданного значения на противоположный;
 статическая ошибка – установившееся значение отклонения
регулируемой величины от заданного значения при постоянных
внешних воздействиях;
 время затухания переходного процесса – промежуток времени, в
течение которого устанавливается процесс с точностью, определяемой
статической ошибкой;
 кривая переходного процесса, характеризующая изменение
регулируемой величины с течением времени.
ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО МАКЕТА
Для выполнения работы используется следящая система ГК «Курс-4»,
принципиальная электрическая схема которой представлена на рис.1.
Работа следящей системы:
Измерение сигнала о рассогласовании следящей сферы и
чувствительного элемента осуществляется мостиком сопротивлений,
который собран на постоянных сопротивлениях R1 и R2 (рис.1) и переменных
сопротивлениях r1 и r2 столбов поддерживающей жидкости между
экваториальным электродом 29 гиросферы и следящими контактами 30 и 31
следящей сферы.
В качестве диагонали моста к точкам А и Б подключен магнитный
усилитель.
На постоянном курсе, когда разность потенциалов между точками А и Б
равна нулю и на вход усилителя никакого сигнала о рассогласовании не
подается. В этом случае в управляющих цепях схемы магнитного усилителя
имеются лишь токи начального подмагничивания. Наличие токов начального
подмагничивания обеспечивается фазовым трансформатором (ФТ),
первичная обмотка которого подключена к клеммам 27 и 29. (см.рис.1.)
Цепь вторичной обмотки фазового трансформатора (ФТ) замыкается
через выпрямители В1 и управляющие обмотки Н1-К1 дросселей ДУ-2. Этим
током обеспечивается одинаковое подмагничивание сердечников обоих
3
усилительных дросселей. Благодаря этому в рабочих обмотках Н3-К3 и Н4- К4
будут протекать равные по величине токи. Так как рабочие обмотки обоих
дросселей соединены по мостиковой схеме (см. рис.2), то в диагонали этого
мостика, которой является вспомогательная обмотка двигателя АДП-261,
уравнительных токов не будет и ротор двигателя останется неподвижным.
При изменении курса, когда r1 ≠ r2, разность потенциалов между
точками А и Б не рана нулю и на вход усилителя подается сигнал. фаза
которого определяется стороной поворота судна. В этом случае ток сигнала
обе полуобмотки Н2-К2 и Н3-К3 вторичной обмотки ФТ, выпрямителя В1 и В2
и управляющие обмотки Н1-К1 усилительных дросселей.
В одной из полуобмоток (Н2-К2 или Н3-К3) ФТ ток сигнала складывается
с током начального подмагничивания, а в другой - вычитается. В результате
нарушается равенство токов, протекающих по рабочим обмоткам, и через
вспомогательную обмотку АДП-261 начинает протекать уравнительный ток.
Вращение ротора АДП-261 вызывает поворот датчика БД-501А, азимутмотора БС-404А и следящей сферы. Поворот следящей сферы продолжается
до полного согласования ее с чувствительным элементом.
Конденсаторы С1 и С2, включенные в цепь питания вспомогательной
обмотки АДП-261 (С1 – последовательно, С2 – параллельно), предназначен
для сдвига фазы тока во вспомогательной обмотке на угол 90º по отношению
к фазе тока в главной обмотке. От угла сдвига фаз зависит скорость
отработки следящей системы.
Секционированное сопротивление R4 (1,5 ком) предназначено для
регулировки чувствительности следящей системы; при увеличении
сопротивления R4 чувствительность системы увеличивается. Одновременно
увеличивается и число колебаний следящей системы около положения
равновесия. Между точками А и Б также включена первичная обмотка
сигнального трансформатораТр-31. Напряжение вторичной обмотки Тр-31
подается к неоновым лампам приборов 9Б, 10М и 34, сигнализирующим о
рассогласовании следящей системы.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:
1. Изучить настоящее описание.
2. Составить структурную схему следящей системы ГК «Курс»,
обозначив все элементы и их входные сигналы в соответствии с
принятой терминологией.
3. Проанализировать качество переходного процесса следящей системы
гирокомпаса, для чего:
- включить с разрешения зав. лабораторией гирокомпас и привести
ускоренно в меридиан его ЧЭ;
- через 25-30 мин., убедившись по курсограмме , что значительные
колебания ЧЭ около меридиана отсутствуют, спланировать
организацию и проведение эксперимента, о чем доложить
преподавателю;
4
4.
5.
6.
7.
8.
9.
- получив разрешение преподавателя, приступить к определению
качества регулирования.
Произвести распределение обязанностей для проведения эксперимента
с учетом варианта задания (см. таб. №1).
Заметить отсчет курса по катушке прибора 1М или репитера.
Рассогласовать следящую систему от установившегося значения на
угол, предусмотренный заданием по Вашему варианту, закоротив
перемычкой клемму 29 с клеммой 30 (или 31) в приборе 1М.
Строго в момент снятия перемычки пустить секундомер и через
каждые 2 секунды снимать отсчеты по катушке прибора 1М или
репитера. Полученные данные занести в таблицу по форме 2. При
необходимости повторить измерения.
Выполнить 6-ой пункт, изменив знак рассогласования, для чего
закорачивать клемму 29 с клеммой 31 (или 30).
По данным пунктов 7 и 8 построить графики, характеризующие
переходный процесс и определить все параметры качества
регулирования.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА:
1. Структурная схема следящей системы гирокомпаса «Курс-4» с
необходимыми пояснениями.
2. Таблицы и графики, характеризующие переходный процесс следящей
системы. Полученные параметры качества регулирования.
3. Выводы о точности и быстродействии системы.
Л И Т Е Р А Т У Р А:
1. Голубничий Н.И. и др. Беседы по автоматике. Киев. Техника. 1971 г. 232с.
2. Блинов И.А. и др. Эксплуатация электронавигационных приборов на
морских судах. М. Транспорт. 1976г.-248с.
5
Таблица №1
№изме
рений
Варианты заданий (данные в градусах)
Вариант
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
+40
+70
+85
+75
+50
+80
+45
+55
+90
+60
+95
+100
+110
+135
+110
+100
+95
+90
+80
-40
-70
-85
-75
-50
-80
-45
-55
-90
-60
-95
-100
-110
-135
-110
-100
-95
-90
-80
+105
+125
+130
+150
+135
+115
+120
+110
+135
+140
+145
+155
+60
+55
+75
+50
+45
+80
+125
-105
-125
-130
-150
-135
-115
-120
-110
-135
-140
-145
-155
-60
-55
-75
-50
-45
-80
-125
1
2
3
4
Таблица №2
Пример заполнения результатов измерений (ГКК в градусах)
№
Т,сек.
измер ЗК,
ений град.
1
+75
2
3
4
0
2
4
6
8
10
12
14
185
160
140
120
108
115
110
110
16
18
20