TURTALLSSERVO

• Bilde av simulatorens frontpanel
• Hva trengs for å kunne kjøre simulatoren? Les for å få siste informasjon!
• Tips for bruk av simulatoren
• Simulatoren: turtallsservo.exe (klikk for å laste ned). Simulatoren kjører umiddelbart etter nedlasting ved å trykke Åpne i nedlastingsvinduet. Alternativt kan du først lagre en kopi av exe-filen på en selvvalgt katalog på PC'en og deretter kjøre exe-filen, hvilket starter simulatoren.

Innledning

Likestrømsmotoren brukes i mange servosystemer. Sammenliknet med andre elektromotorer, er likestrømsmotoren enkel å modellere matematisk. I denne simulatoren simuleres et turtallsreguleringssystem - turtallsservo - der motoren er likestrømsmotoren Electro-Craft S-19-3AT, som er en ankerstyrt likestrømsmotor.

En matematisk modell av motoren er gjengitt her. Turtallet måles med et tachometer. Tachometerforsterkningen (-konstanten) og de andre motorparametrene kan justeres på simulatorens frontpanel. Obs: Simulatoren skal ha tachometerforsterkning lik 14 V/krpm, ikke 0,134 V/krpm som nå er angitt på den eksisterende simulatorens frontpanel.

Oppgaver

I oppgavene nedenfor (med mindre annet er opplyst) skal utgangspunktet være at prosessen befinner seg i det normale eller nominelle arbeidspunkt, som er

• Turtall S (speed) lik 1000 rpm (revolutions per minute), som altså er turtallsreferansen.
• Lastmoment T_L lik 0.

Verdiene av motorparametrene er som vist her (parametrene kan justeres via simulatorens frontpanel).

Med mindre annet oppgis, skal oppgavene utføres mens simulatoren kjører.

1. Styring med konstant pådrag. Sett regulatoren i manuell modus.
   1. Finn det nominelle pådraget u₀ eksperimentelt som bringer prosessen til det nominelle arbeidspunktet.
   2. Endre lastmomentet (forstyrrelsen) fra 0 til 5 Nm. Hvor stort blir det stasjonære reguleringsavviket?

    

2. Innstilling av en PID-regulator: I de etterfølgende oppgavene skal motorens turtall reguleres med en PID-regulator (med mindre annet angis). Still inn regulatoren vha. Ziegler-Nichols' lukket-sløyfe-metode.
   
   

   ---

   Dersom du ikke har utført oppgave 2, kan du i de etterfølgende oppgavene bruke disse PID-parametrene:

   Kp = 0,4, Ti = 0,005 sek, Td = 0,001 sek

    

3. Statiske følge- og kompenseringsegenskaper: La først lastmomentet være null og referansen 1000 rpm.
   1. Hvor stort blir det stasjonære reguleringsavviket? Sett så på et sprang i referansen til fra 1000 til 1500 rpm. Hvor stort blir det stasjonære reguleringsavviket?
      
   2. Sett så på et sprang i lastmomentet fra 0 til 5 Nm. Hvor stort blir det stasjonære reguleringsavviket? Er dette en forbedring i forhold til deloppgave 1b?

    

4. Følging av rampe i referansen: La lastmomentet være konstant. Sørg for at referansen er rampeformet med stigningstall 1000 rpm/s. Hvor stort blir det stasjonære reguleringsavviket (som avlest på simulatorens frontpanel)?

    

5. Regulering med P-regulator:
   1. Finn en brukbar verdi for regulatorforsterkningen.
   2. Blir de statiske følge- og kompenseringsegenskapene perfekte med P-regulator? (Simuler!)

   
   

6. Reguleringssystemets stabilitet ved parameterendringer: Referansen kan være 1000 rpm og lastmomentet 0 Nm. Undersøk hva som skjer med reguleringssystemets stabilitet ved parameterendringene angitt nedenfor. I hver deloppgave/eksperiment kan du eksitere reguleringssystemet med et lite sprang i referansen. Eksperimentene skal gjennomføres uavhengig av hverandre, dvs. at parameterverdiene skal stilles tilbake til forhåndsverdiene når eksperimentet er gjennomført.
   1. Regulatorforsterkningen økes (mye).
   2. Integraltiden reduseres (mye).
   3. Derivattiden økes (mye).
   4. Lastens treghetsmoment økes (mye) og (deretter) reduseres (mye).
   5. Tachometerforsterkningen (måleforsterkningen) økes (mye).

[KYBSIM] [TechTeach]

Oppdatert 7.2.05. Utviklet av Finn Haugen. E-postadresse: finn@techteach.no.