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