Система стабилизации углового положения платформы («Вертолёт»)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

БАЛАКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИКИ, ТЕХНОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЯ

ФАКУЛЬТЕТ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

по дисциплине ЛСУ

СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ

ПЛАТФОРМЫ («ВЕРТОЛЁТ»)

Выполнил:

ст. гр. УИТ-52

Прахова Т.А.

Проверил:

Комлева О.А. ______

 « ___ » _______  2008г

2008

Целью работы являются:

1. Изучение возможных принципов построения сис­темы управления поло­же­нием механического объекта.

2. Исследование одноконтурной системы регулиро­вания углового положе­ния платформы, расчет и реализа­ция возможных вариантов корректирующих уст­ройств.

3. Определение качественных показателей работы одноконтурной системы ре­гулирования углового положе­ния платформы для различных вариантов структур­ной ор­ганизации.

4. Изучение принципов построения системы подчи­ненного (многоконтур­ного) регулирования положения платформы.

5. Ознакомление с принципами расчета регуляторов отдельных контуров сис­темы подчиненного регулирова­ния.

6. Аналитический расчет и экспериментальное оп­ределение статических и ди­намических характеристик сис­темы подчиненного регулирования положения ме­ха­ниче­ского объекта.

Структурная схема одноконтурной системы регулирования с последователь­ной интегро-дифференцирующей RC-цепью (ПКЦ), представлена на рис.1:

Рисунок 1 – Структурная схема одноконтурной системы управления

Передаточная функция поворотной платформы (Пл):

Передаточная функция электродвигателя постоянного тока имеет вид:

,

где     , рад/(В·с);

          , с;

          , с.

В работе используется трехкаскадный усилитель по­стоянного тока (УПТ), его передаточная функция:

,

где     ;

          , с.

Пропеллер имеет сложную нелинейную характери­стику, передаточная функ­ция которого при­нимается в виде безинерционного звена:

,

где     –  коэффициент передачи пропеллера; , Н·с/рад.

Потенциометрический датчик (ПОС) для измерения углового положения плат­формы зафиксирован на оси, во­круг которого вращается платформа, и имеет пере­да­точную функ­цию следующего вида:

,

где    , В/град = 16, В/рад;

          – напряжение питания дат­чика; , В;

          – рабочий диапазон; .

Структурная схема трехконтурной системы подчиненного ре­гулирования уг­лового положения поворотной платформы представлена на рис.2:

УПТ – усилитель постоянного то­ка; Д1, Д2, ДЗ – двигатель; Пр – пропеллер; Пл – платфор­ма; ДТ – датчик тока; ДЭ – датчик ЭДС; ДП – датчик поло­жения; РТ – регулятор тока; РЭ – регулятор ЭДС; РП – ре­гулятор положения; I_Я – ток якоря; e_Д – ЭДС двигателя; ω – скорости вращения вала двигателя.

Рисунок 2 – Структурная схема системы подчиненного ре­гулирования

Передаточные функ­ции двигателя имеют вид:

, , ,

где      – полное сопротивление якорной цепи;

           – добавочное сопротивление в якорной цепи для реализации обратной связи по току; , Ом.

          Некомпенсируемая малая постоянная времени контура тока равна некомпен­сируемой частью контура тока(усилителя) является усилитель, имеющий малой по­стоянной времени, т.е. Т_μ= Т_у.

Передаточная функция разомкнутого контура:

Передаточная функция регулятора тока:

,

где     – коэффициент передачи регулятора тока.

Передаточная функция замкнутого контура тока:

Передаточная функция датчика ЭДС:

,

где    .

Для этого контура некомпенсируемой малой посто­янной является сумма ма­лых постоянных замкнутого кон­тура тока 2Гу и датчика ЭДС, равная якорной по­стоянной двигателя Т_Я, т.е. =2·Т_у + Т_Я.

При настройке на модульный оптимум передаточная функция разомкнутого контура ЭДС:

С другой стороны:

Выразим переда­точную функцию регулятора ЭДС:

Учитывая, что =2·Т_у + Т_Я, передаточная функция регулятора ЭДС будет иметь вид:

где      – коэффициент передачи регулятора ЭДС.

Передаточная функция замкнутого контура ЭДС: