Исследование принципов автоматического управления в среде SimInTech

Лабораторная работа № 7

Исследование принципов автоматического управления  в среде SimInTech

Цель работы: изучение принципов построения автоматических систем с цепью компенсации и обратной связью в среде имитационного моделирования SimInTech.

Теоретическая часть

1. Разомкнутая АС с цепью компенсации

Действие одного из возмущений – проводимости нагрузки можно легко скомпенсировать. Для этого на статоре размещается дополнительная обмотка компенсации ОК, через которую проходит ток Iк, пропорциональный току нагрузки Iн. Пропорциональность обеспечивается регулировочным сопротивлением Rк (рис.1).

[pic 1]

Рисунок 1. Принципиальная схема АС с цепью компенсации возмущения

Ток обмотки компенсации Iк создает дополнительный магнитный поток [pic 2], который, суммируясь с основным магнитным потоком Фв, изменяет ЭДС генератора в функции тока нагрузки, обеспечивая постоянство заданного напряжения Uг.

Уравнение обмотки компенсации аналогично уравнению основной обмотки возбуждения:

[pic 3], или

[pic 4], [pic 5],

где [pic 6]- индуктивность и активное сопротивление ОК,

[pic 7][ с] - постоянная времени ОК

[pic 8]- передаточный коэффициент ОК по току нагрузки Iн.

Принимая Tк=Тв , можно считать, что вычислительный эквивалент математической модели генератора имеет дополнительный вход для компенсации возмущения GН с передаточным коэффициентом kк. Тогда структурная схема виртуального лабораторного стенда АС с цепью компенсации тока нагрузки имеет следующий вид (рис.2).

[pic 9]

Рисунок 2. Структурная схема виртуального лабораторного стенда разомкнутой АС с компенсацией возмущения

Схема позволяет подобрать величину kк, при которой достигается полная компенсация возмущения[pic 10] и исследовать влияние неконтролируемого возмущения [pic 11] (рис.3 и рис. 4).

[pic 12]

Рисунок 3. Нагрузочные характеристики с цепью компенсации

[pic 13]

Рисунок 4. Влияние неконтролируемого возмущения

2. Замкнутая АС (принцип управления по отклонению)

Принципиальная схема автономной системы с обратной связью представлена на рис. 5.

[pic 14]

Рисунок 5. Принципиальная схема АС с обратной связью (управление по отклонению)

Для получения замкнутого контура выходная цепь генератора содержит высокоомный делитель напряжения на сопротивлениях RД1 и RД2, который, практически не нагружая генератор, позволяет получить напряжение обратной связи, пропорционально выходному напряжению  UГ.

[pic 15]– это уравнение обратной связи.

        Напряжение по цепи обратной связи подается на вход усилителя мощности, где сравнивается с напряжением задающего потенциометра UЗ , образуя сигнал ошибки – отклонение

[pic 16]- уравнение замыкания.

Вычислительные эквиваленты этих уравнений имеют вид:

[pic 17]                    [pic 18]

Дополняя этими элементами структурную схему разомкнутой АС, получаем структурную схему виртуального лабораторного стенда замкнутой АС, в которой реализуется принцип управления по отклонению (рис. 6).

[pic 19]

Рисунок 6. Структурная схема виртуального лабораторного стенда замкнутой АС

Таким образом, три полученных схемы представляют структурные схемы виртуальных лабораторных стендов реальной АС управления напряжением электрического генератора постоянного тока, построенной с использованием трех фундаментальных принципов разомкнутого управления, компенсации и обратной связи.

Задание по лабораторной работе

1. Внимательно проработать теоретический раздел лабораторной работы.

Исследование разомкнутой АС с цепью компенсации: