Vaja št.:3

Datum: 07.01.2002

Besedilo naloge:

Za podan elektro-motorni pogon z enosmernim motorjem s trajnimi magneti moramo izbrati in določiti parametre regulatorja položaja. Regulacija toka kotve in hitrosti ω sta realizirani analogno.

Opis vaje:

S pomočjo meritve poteka hitrosti sistema pri stopnični spremembi želene hitrosti določimo prenosno funkcijo hitrostne zanke. Tako dobljene podatke uporabimo pri sintezi regulatorje položaja, ki jo opravimo s pomočjo KLK. Pri tem si pomagamo s programom MARLAB. Nato izračunamo stopnični odziv zaprte zanke položaja.

Regulator položaja realiziramo s pomočjo programa SPONAR, ki teče na PC-ju z ustrezno periferno opremo. Potem izmerimo odziv zaprto-zančnega sistema na stopnično spremembo želenega položaja motorja. Primerjati še moramo izračun in izmerjeni stopnični odziv tako, da ugotovimo za koliko se razlikuje prenihaj, čas vzpona in nastavitveni čas obeh odzivov.

Opis regulacijskega sistema:

         Sestavljajo ga:

          - enosmerni motor s trajnimi magneti in napajalnik z analogno     

   realiziranima zankama toka in hitrosti

- A/D in D/A pretvornika ter merilnik položaja (inkrementalni dajalnik)

- PC s programsko opremo za realizacijo različnih regulatorjev in 

  generiranje referenčnih veličin

Shematičen prikaz regulacijskega sistema za regulacijo položaja DC motorja:

Opis elementov iz sheme:

Generator referenčne veličine tvori signal, katerega enota je [V].

Merilnik položaja meri položaj rotorja in ga pretvarja v signal, katerega enota je [V] in sicer 1V ustreza enemu obratu rotorja (2π [rad]).

Izhod iz generatorja položaja je signal, ki ustreza želeni hitrosti ω_ref in ga D/A pretvornik pretvori v ustrezno napetost.

Poenostavljena blokovna shema regulacijskega sistema:

Pri tem je prenosna funkcija zaprte zanke hitrosti, v  K_pretv je združeno ojačanje obeh pretvornikov (A/D in D/A) in napajalnika K_pretv = 8,8), F_R (s) pa je prenosna funkcija regulatorja položaja.

Zahteva:

Zaprtozančni sistem moramo definirati v časovnem prostoru za enotin stopnični odziv:

Statični pogrešek:  |ε| = 0

Prenihaj:      A_P = 0%

Nastavitveni čas:   t_n ≤ 400 ms

Postopek reševanja naloge:

1.) S pomočjo programa PRONAR posnamemo stopnični odziv zaprte hitrostne 

     regulacijske zanke. Iz odziva določimo prenihaj A_pr , čas prenihaja t_pr , na 

    osnovi teh podatkov pa določimo prenosno funkcijo F_ω (s), ki opisuje 

    dinamično obnašanje hitrostne regulacijske zanke.

2.) Načrtovanje nadaljujemo v MATLAB-u, kjer zapišemo F_ω (s) in primerjamo 

     izračun odziva z izmerjenim.

3.) Nato zapišemo objekt vodenja za regulator položaja in določimo tip 

     regulatorja položaja glede na postavljene zahteve.

4.) Pri določevanju ojačanja regulatorja si pomagamo z metodo KLK. Iz 

     postavljenih zahtev določimo meje dovoljenega področja lege polov in pri 

     izbranih polih odčitamo pripadajoče ojačanje.

5.) Za izbran regulator izračunamo najprej stopnični odziv zaprte regulacijske 

     zanke položaja v MATLAB-u, nato pa realiziramo regulator s pomočjo

     programa SPRONAR in posnamemo stopnični odziv položajne zanke. Na

     koncu še primerjamo oba odziva.

Odziv motorja na stopnico

Krivulja lege korenov funkcije III. Reda.

11.7188=(-20.4562 +49.1228i)

20.9516=(-25.4378 +49.5906i)

32.9110=(-13.0922 +50.5263i)

1.Ni prenihaja.  Tn je manjši od 400 ms.

 

2.   Ni prenihaja   Tn je vešji od 400 ms.>

3.Dobimo prenihaj

Pološaj motorja na stopnico.

Pološaj motorja na stopnico pri K=1,9