Motor - generatoroppgave II

Transkript

1 KYBERNETIKKLABORATORIET FAG: Kybernetikk DATO: OPPG.NR.: R113 Motor - generatoroppgave II Et reguleringssyste består av en svitsjstyrt (PWM) otor-generatorenhet og en ikrokontroller (MCU) so åler rotasjonshastigheten til otoren. Denne kouniserer ed et progra so gir styresignal til den elektroniske styringen.prograet inneholder også ulighet for en P-regulator og suator. Det adinistrerer systeet og viser reguleringsvariable og -paraetre fra på skjeren. En last kan også koples inn ved at en lyspære koples til generatoren. Enkle koandoer gis fra et progra og gir brukeren anledning til å anipulere reguleringsparaetre og skjerbilde. Selve reguleringssysteet ed regulator, svitsjet styring og otor ser slik ut i sterkt forenklet utgave: v(t) V(s) Belastning H (s) v K v H v(s)= st + 1 K H (s)= st + 1 r(t) R(s) + e(t) _ Bryter Regulator H (s) r u(t) U(s) Motor ed svitsjstyring H (s) + _ y(t) Y(s) Statiske beregninger kan gjøres ed de statiske paraetrene K v og K istedenfor H v (s) og H (s). (Det er slik at K = H (0) osv.)

2 Mikrokontrolleren (MCU): MCU kortet har noen enkle funksjoner so kan utføres ed 5 taster. Slå av/på otoren, av/på lasten, øke/inke hastigheten. Reset: setter paraeterene tilbake til startveridiene. 2 Bruk av prograet: Prograet «Motor generatorsett ed PI_reg» hentes fra startenyen. Når vi starter prograet (pil oppe til venstre) vil det ta over kontrollen. Når prograet stoppes, vil MCUen igjen ha kontrollen. Koer det en feilelding når prograet startes er det est sansynelig valgt feil COM-port. Endre på dette (ikke velg COM1). Start på nytt. Prograet gir tieout, hvis MCU-kortet ikke er koblet til og slått på. Sjekk at det er riktig COM-port (VISA serial resource nae).

3 3 Disse koandoene kan brukes når prograet kjører. START: Start ed å klikke på enkel pil oppe til venstre (run). Når prograet startes vil innstillinger slås av eller settes til default: Motor av, Last av, Hastighet 240rad/s, Sett arbeidspunkt av, Sprang av, Regulator av, P og I av, Kp=1, Ti=0,01s, Yax=300rad/s, Yin=-100rad/s og diagraet nullstilles. STOP: Stop vil stoppe prograet. Motor og Last blir slått av. Resten av innstillingene og grafen i diagraet endres ikke. RESET: Reset gjør det sae so ved start, en Yax, Yin og Regulator påvirkes ikke, en P- og I slås av og verdiene settes til default. Hastighet(rad/s): Ønsket hastigheten kan stilles, r(t). Motor: Slår av eller på otor. Last: Slår av eller på lasten. Sprang 50: Gir et sprang (på eller av) på 50 rad/s. Brukes saen ed et satt arbeidspunkt. Regulator: Slår regulatoren på eller av. Må brukes saen ed P, I eller PI. Reset diagra: Diagraet starter fra null. Yax: Kan stilles fra 0 til 350 i step på 50. Yin: Kan stilles fra 0 til -150 i step på 50. Sett arbeidspunkt: Målinger so gjøres på systeet krever at det er satt et arbeidspunktet. Øyeblikksverdiene til variablene u og y vil da bli vist på skjeren so U o og Y o i «boksen» arbeidspunkt. De verdiene so vises til høyre for «boksen» etterpå, er avvik fra arbeidspunktet. NB! En del av enyene virker i prograet under kjøring og andre innstillinger/verdier kan settes og endres ikke av å stoppe og starte prograet. Disse koandoene kan brukes når prograet er stoppet. VISA serial resource nae kan settes. Alle andre innstillinger kan settes, en påvirker ikke systeet og vil bli tilbakestilt når prograet startes. Diagraet: Her kan an Zooe inn ed curser for å få bedre avlesninger. For andre innstillinger kan skaleringen på aksene endres. Nullstilles når prograet startes. NB! En del av enyene virker i prograet når det er stoppet og andre innstillinger/verdier kan settes og endres ikke av å starte prograet.

4 4 NB! Slå på støen til MCU kortet og otoren ed felles bryter, en LED på MCU kortet vil indikerer at det er på. Ikke slå av MCU kortet, så lenge det er spenning på otoren. NB! I det systeet starter, er tilbakekoplingsbryteren AV (regulering AV), og H r (s) er ikke ed, slik at u(t) = r(t) og systeet er bare en elektronisk styrt otor uten tilbakekopling. Ut-variabelen fra systeet er odreiningsfarten y(t) ( Y(s) i Laplace ), pådraget u(t) ( U(s) ) og referanseverdien r(t) ( R(s) ), alle ålt i rad/s. Generatorenheten kan vha. en bryter levere strø til en lyspære. Det gir økt belastning på otoren, og dered redusert odreiningsfart. Pæra er indikator. Det følger nå en del oppgaver so skal løses og dokuenteres. På grunn av en viss ulinearitet i systeet vil systeparaetrene avhenge noe av det valgte arbeidspunktet. For å kunne vurdere og etterprøve ålingene, å dere derfor notere arbeidspunkt for hver enkelt åling/åleserie. Best resultater fåes ed u i orådet Settes ed r. (default 240) La reguleringen være AV, og start otoren. 1. Ta utgangspunkt i fysiske forhold i elektrootoren (en likestrøsotor ed peranent statoragnet), og verifiser den oppsatte systeodellen på side Ta opp de statiske u-y karakteristikkene ed og uten generatorlast ed y i orådet rad/s. Beste K -verdien (statisk forsterkning i otoren) for y-verdien 200, ved å åle på tangenten til karakteristikken i punktet! 3. Finn otorens tidskonstant T vha. sprangrespons. Bruk arbeidspunkt. K uten last: K ed last: T (s): I de neste to punktene skal systeet kjøres ed I-regulator. (K p = slått av, T i > 0.) Resten av oppgavene brukes arbeidspunkt! 4a. Sett T i = 2s, og undersøk o sprangresponsen steer ed teorien. Hva viser sluttverditeoreet? Målt verdi: Teoretisk verdi: 4b. Undersøk også hvordan y oppfører seg ed sprang i belastning, og saenlign ed den teoretiske responsen. Hva viser sluttverditeoreet? Målt verdi: Teoretisk verdi:

5 5 5a. Gjenta pkt. 4a ed den T i -verdi so gir kritisk deping, dvs. raskest ulig sprangrespons uten oversving. Målt Ti (s): Teoretisk Ti (s): 5b. Bruk T i =0,02s og se o frekvensen på svingningene steer ed teorien. Målt frekvens (Hz): Teoretisk frekvens (Hz): I det følgende skal I-regulatoren byttes ut ed en PI-regulator, se figuren nedenfor: PI-regulator e(t) Integrator + + Konstant u(t) 1/sTi K p 6. Prøv ulike regulatorparaetere, ed kobinasjoner av stor, iddels og liten verdi for hver av paraetrene T i og K p. (.. ed sprang både i referanse og last hver for seg..) Koenter - hvis ulig - disse resultatene ut i fra kvalitative systebetraktninger! Ta ed aks to utskrifter til protokollen! 7. Prøv deg fra til verdier for T i og K p so gir ren 1. ordens-type sprangrespons og systetype 1, for systeet ed PI-regulator, og kontroller resultatet vha. beregning! Hva er det so setter grenser for hurtigheten til systeet? NB! Når du skal avslutte: Slå av spenningen til otoren og MCU kortet ed felles bryter