Исследование нелинейных систем автоматического управления

7 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7. ИССЛЕДОВАНИЕ

НЕЛИНЕЙНЫХ САУ

7.1 Методические указания к выполнению работы

          7.1.1 Подготовить осциллограф для наблюдения на первом канале. Масштаб развертки по времени - 1 мс/дел, по усилению – 5 В/дел, синхронизация внутренняя, І канал. Нажать кнопки переключателей № работы – «4, 5, 6», «S2», «S5», ручку «U_ВХ»  установить в крайнее правое положение. Вольтметр установить в режим измерения постоянного напряжения. Нелинейное звено представлено последовательным включением регулятора У(режим П, К_Р=1) и блока нелинейности НЭ.

7.1.2 Сигнал от источника Е₁ подать на гнездо Х9. Осциллограф подключить к гнезду Х12, вольтметр - к гнезду Е₁.

7.1.3 Снять статическую характеристику нелинейного звена типа «идеальное реле»(кнопки «S3», «S4»-отжаты).

7.1.3.1 Плавно изменяя ручкой  «Е₁» напряжение U_вх , наблюдать на осциллографе резкое изменение (бросок) напряжения из U_вых(+)  в U_вых(-). Измерить минимальные значения входного напряжения U_вх(+)  и U_вх(-), при которых произошел бросок. Результаты занести в таблицу 7.1.

7.1.4 Снять статическую характеристику нелинейного звена типа «реле с гистерезисом»(кнопка «S3»-отжата, «S4»-нажата).

7.1.4.1 Установить ручкой «Е₁» максимальное положительное значение напряжения U_вх. Уменьшая величину напряжения U_вх , зафиксировать на осциллографе момент броска выходного напряжения. Занести значения U_вх(+) и U_вых(+)  в момент броска в таблицу 7.1.

7.1.4.2 Установить максимальное отрицательное значение напряжения U_вх. Уменьшая величину напряжения U_вх , зафиксировать на осциллографе момент броска выходного напряжения. Занести значения U_вх(-) и U_вых(-)  в момент броска в таблицу 7.1.

Таблица 7.1

Тип НЭ	UВХ (+), В	UВЫХ (+), В	UВХ (-), В	UВЫХ (-),  В	А, В	Т, мс	w, с-1
Идеальное реле
Реле с гистерезисом

7.1.5 Снять статическую характеристику нелинейного звена типа «усилитель с ограничением»(кнопка «S3»-нажата, «S4»-отжата).

7.1.5.1 Изменяя величину напряжения U_вх от –1.5 В до +1.5 В с дискретностью 0.25 В, измерить и занести в таблицу 7.2 значения входного и выходного сигналов. Величины напряжений контролировать вольтметром.

Таблица 7.2

7.1.6 Собрать замкнутую нелинейную САУ согласно рисунку 7.1.

 

Рисунок 7.1 – Схема замкнутой нелинейной САУ

7.1.7 Исследовать нелинейную систему с идеальным реле (кнопки «S3» и «S4» - отжаты).

7.1.7.1 Осциллограф подключить к гнезду Х3. Измерить параметры автоколебаний (амплитуду, период, частоту), результаты измерений занести в таблицу 7.1.

          7.1.8 Исследовать нелинейную систему с реле, обладающим гистерезисом (кнопка «S3» - отжата, «S4» – нажата).

          7.1.8.1 Осциллограф подключить к гнезду Х3. Измерить параметры автоколебаний (амплитуду, период, частоту), результаты измерений занести в таблицу 7.1.

7.1.9 Исследовать нелинейную систему с нелинейностью типа «усилитель с ограничением» (кнопка «S3» – нажата, «S4» – отжата). Убедиться в отсутствии автоколебаний.

7.2 Обработка результатов

7.2.1 Построить статические характеристики нелинейных звеньев.

7.2.2 Для пункта 7.1.8 рассчитать методом фазовых траекторий амплитуду автоколебаний и сравнить с экспериментальной.

7.2.3 Для пункта 7.1.7 рассчитать методом гармонического баланса амплитуду и частоту автоколебаний и сравнить с экспериментальными.

7.2.4 Объяснить с помощью метода гармонического баланса или метода фазовых траекторий отсутствие автоколебаний в пункте 7.1.9.