Мяльдзин н.Х.

ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Лабораторный практикум

Направление подготовки дипломированных специалистов

220000 – «Автоматика и управление»,

специальность

220201 - «Управление и информатика в технических системах»

Коломна, 2010

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

Коломенский институт (филиал)

«Московский государственный открытый университет»

Кафедра автоматики и электроники в машиностроении

«УТВЕРЖДЕНО»

Учебно-методическим

Советом КИ МГОУ

Председатель Совета

__________________

____________ 2010 г.

Мяльдзин Н.Х.

«Теория автоматического управления» Лабораторный практикум

специальность

220201 - «Управление и информатика в технических системах» Коломна, 2010

УДК 681.5 ББК 32.97 М-99

Печатается в соответствии с решением учебно-методического совета Коломенского института (филиала) Московского государственного открытого университета от 11.01.2010г. №1-10/УМС

Теория автоматического управления: Лабораторный практикум для студентов очной и очно-заочной формы обучения по специальности 220201 - Управление и информатика в технических системах: Сост. Мяльдзин Н.Х. – Коломна: КИ (ф) МГОУ, 2010. – 14 с.

Методические указания составлены в соответствии с Государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 220201 – «Управление и информатика в технических системах».

Методические указания одобрены на заседании кафедры «Автоматика и электроника в машиностроении» Коломенского института (филиала) МГОУ (протокол № 2 от 20.10.09) и утверждена учебно-методическим советом.

УДК 681.5

ББК 32.97

© Мяльдзин Н.Х.

© КИ (ф) МГОУ, 2010

Описание универсального стенда

Стенд предназначен для проведения цикла лабораторных работ по курсу «Теории автоматического управления» (ТАУ). Все работы цикла выполняются на одном рабочем месте, поэтому знание стенда и измерительной аппаратуры является залогом успешного и своевременного исполнения любой работы.

В комплект измерительной аппаратуры входят: универсальный генератор импульсов, позволяющий формировать синусоидальный сигнал и прямоугольные импульсы, двухлучевой осциллограф и универсальный мультиметр, который встроен в стенд и может быть использован как в режиме измерения постоянного напряжения, так и переменного.

Общий вид лицевой панели универсального стенда дан на рис.1. Здесь расположены операционные усилители (ОУ), элементы динамических звеньев, органы управления и клеммы, через которые осуществляется связь стенда с внешней аппаратурой.

Рассмотрим размещение элементов на стенде.

В самом верху панели расположены две клеммы, через которые на стенд подается постоянное напряжение от внешнего источника питания, здесь же расположен тумблер и светодиод индикации включения стенда «Питание 27 В». Ниже расположены шесть потенциометров для установки нулей операционных усилителей (П1 – П6) и сами операционные усилители (ОУ1 – ОУ6). Усилители смонтированы попарно так, что в случае выхода из строя какого-либо ОУ соответствующая пара заменяется исправной.

Непосредственно под усилителями расположены гнезда наборного поля, представляющие собой входы ОУ (по шесть гнезд на каждый усилитель). Два левых гнезда этого поля позволяют соединить вход ОУ через сопротивления 10 кОм, два следующих через сопротивления 51 кОм, а два правых через сопротивления 100 кОм. Усилители ОУ3 и ОУ4 имеют кроме указанных входов еще по одному с переменным входным сопротивлением (0 – 100 кОм) для плавного изменения коэффициента усиления усилителей. Эти же усилители имеют по одному входу через конденсатор (1 мкФ). Ручки переменных сопротивлений выведены на лицевую панель стенда рядом с постоянными сопротивлениями ОУ3 и ОУ4. Усилители ОУ1 и ОУ2, а также ОУ5 и ОУ6, кроме входов через сопротивления имеют по одному открытому входу, к которому можно подключать элементы с наборного поля.

Следующий ряд гнезд наборного поля составляют выходы ОУ. Выход каждого усилителя выведен на четыре соединенные между собой гнезда.

Ниже расположены перемычки из четырех гнезд, которые служат для удобства коммутации сложных цепей.

Следующие два ряда гнезд соединены с различными элементами (сопротивления, конденсаторы, стабилитроны, диоды), из которых можно составлять звенья и узлы исследуемых систем. На этом же уровне расположены гнезда, являющиеся выводами двух индуктивностей, расположенных слева и справа от переменных сопротивлений. Величины индуктивностей и схема их выводов приведены на рис.2

Рис. 2.

Следующий ряд гнезд, сгруппированных по четыре, также представляет собой перемычки, необходимые для набора сложных схем.

Наконец, нижний ряд гнезд (группы по пять гнезд) является общим проводом («Земля»).

В нижней части лицевой панели стенда размещены органы управления: коммутатор измерительных каналов (слева), потенциометр регулировки амплитуды напряжения постоянного тока «–» и потенциометр регулировки амплитуды сигналов с внешнего генератора «sin» (справа).

Гнезда, расположенные под органами управления, позволяют соединять исследуемые звенья с измерительными приборами и с требуемым источником входных сигналов.

Два гнезда «I» и «II», расположенные под коммутатором измерительных каналов и клемма «ИП» (Измерительный Прибор) служат для подачи сигналов со стенда на измерительные приборы в режиме ручной коммутации измерительных каналов. Для наблюдения сигналов в режиме ручной коммутации, например, вход исследуемой схемы, соединяют с гнездом «I», а выход с гнездом «II». Измерительный прибор, например вольтметр, подключают сигнальным проводом к клемме «ИП», а общим проводом () к любой из шести клемм, расположенных в самом нижнем ряду лицевой панели стенда (). При переключении тумблера коммутатора происходит поочередное подключение к измерительному прибору двух измеряемых сигналов.

При снятии статических характеристик на вход исследуемого звена подают постоянное напряжение с гнезда «–», расположенного под потенциометром регулировки амплитуды напряжения постоянного тока «–».

При исследовании частотных характеристик звеньев или систем, а также при исследовании переходных процессов в них, на вход схемы подается регулируемый сигнал соответствующей формы с гнезда «sin», расположенного под потенциометром регулировки амплитуды сигналов с внешнего генератора «sin» (справа).

Внешний универсальный генератор импульсов подсоединяется к стенду через клемму «ГС» (Генератор Сигналов), расположенную в нижнем правом углу передней панели стенда.

Контроль формы и параметров сигналов подаваемых на вход стенда осуществляется с помощью двухлучевого осциллографа.

Универсальный стенд позволяет исследовать статические, динамические и частотные характеристики линейных и нелинейных звеньев и систем, выполненных на электрических элементах типа R, L, C, стабилитронах, диодах и ОУ.