Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни «Автоматизація виробничих процесів та мікропроцесорна техніка» для студентів спеціальності 090100 «Прикладне матеріалознавство» icon

Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни «Автоматизація виробничих процесів та мікропроцесорна техніка» для студентів спеціальності 090100 «Прикладне матеріалознавство»




Скачати 121.7 Kb.
НазваМетодичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни «Автоматизація виробничих процесів та мікропроцесорна техніка» для студентів спеціальності 090100 «Прикладне матеріалознавство»
Дата25.05.2013
Розмір121.7 Kb.
ТипМетодичні вказівки


МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ


2560 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до лабораторних робіт з дисципліни

«Автоматизація виробничих процесів та

мікропроцесорна техніка»

для студентів спеціальності 6.090100 «Прикладне матеріалознавство»

усіх форм навчання


Суми

Видавництво СумДУ

2009

ЗМІСТ С.

Вказівки з техніки безпеки……….......………………….4

Передмова…..…………………………..………….......…4

Дослідження типових ланок……………..………….......6

Лабораторна робота 1……………………….………...…8

Лабораторна робота 2………………………….………...9

Лабораторна робота 3…………………………………..10

Лабораторна робота 4…………………………………..12

Лабораторна робота 5……………………………..........14

Список використаної літератури………………………16


^ ВКАЗІВКИ З ТЕХНІКИ БЕЗПЕКИ

1 Студенти, які виконують лабораторні роботи, повинні дотримуватися правил та вмикати АВК-6 тільки з дозволу викладача або чергового лаборанта.

2 Перед вмиканням АВК-6 необхідно переконатися у наявності заземлення, цільності корпусу комплексу, справності пристроїв живлення.

3 Зібрана схема лабораторної роботи перевіряється викладачем або лаборантом, після чого дається дозвіл на вмикання і початок досліджень.

4При появі будь-яких несправностей у роботі АВК-6

необхідно одразу вимкнути його та повідомити викладачу або лаборанту.

5 Після виконання програми роботи треба вимкнути АВК-6 від мережі живлення, і потім привести комплекс у початковий стан.


ПЕРЕДМОВА

Перебіг керованого технологічного процесу чи операції в технологічній машині можна розглядати як послідовність її станів, що змінюють один одного в заданих порядку та режимі. Процес управління технологічною машиною полягає у виконанні завдань двох типів:

  1. забезпеченні необхідної послідовності переходу технологічної машини з одного стану в інший, тобто забезпеченні виконання технологічних переходів у заданій послідовності;

  2. забезпеченні перебування технологічної машини в певному стані, тобто забезпеченні значення технологічного режиму в заданих межах.

У будь-якій системі управління чи регулювання можна виділити такі обов’язкові складові частини: пристрій керування (регулятор), регулювальний орган (виконавчий механізм), вимірювальний перетворювач та об’єкт управління. Структурну схему типової системи регулювання за відхиленням зображено на рис.1.




Усі процеси у цій системі відбуваються автоматично: вимірюється регульований параметр X(t), результат вимірювання UОС, який формується вимірювальним перетворювачем ВП, порівнюється з UЗ, різниця ε = (UЗ - UОС) як сигнал неузгодження потрапляє на вхід регулятора, де виробляється розпорядливий сигнал UР. Останній через регулювальний орган (виконавчий механізм) діє на технологічний об’єкт управління у напрямку усунення наслідків збурювального впливу f. Ручним способом виконується тільки одна операція – введення задавального сигналу (уставки) UЗ.

Загальною рисою будь-яких технічних чи технологічних систем, у яких відбуваються процеси керування та управління, є передавання повідомлень про процеси, що відбуваються в окремих частинах системи за допомогою сигналів. Конструктивні елементи системи повинні перетворювати одні фізичні величини і відповідні їм сигнали в інші. Цей процес відображається поняттям ланки системи.

Ланка – це керувальний елемент, що входить до складу системи автоматичного регулювання, у якому певним чином перетворюється вхідний параметр у вихідний. Схематичне зображення ланки у вигляді блока не відображає особливостей її конструкції. Істотний тільки зв'язок між впливом на вхід ланки та її реакцією на виході. Такий підхід дає змогу створювати моделі елементів різноманітних технічних систем незалежно від їх конкретної технічної реалізації.

Тому лабораторний практикум з дисципліни слід починати з будови та дослідження найбільш поширених типових ланок систем автоматичного керування і регулювання.


^ Дослідження типових ланок

Дослідження основних ланок систем автоматики дуже доцільно проводити на основі аналогового обчислювального комплексу АВК-6.

Персональний аналоговий комп’ютер АВК-6 виконано у вигляді настільного приладу, який об’єднує в одному корпусі міні-АОМ індикаційно-вимірювальну систему та джерело живлення. Головною особливістю цього приладу є те, що він надає можливості моделювання та дослідження типових ланок систем автоматики безпосередньо за структурною математичною моделлю. Така можливість забезпечена виконанням основних блоків АВК-6 у вигляді розгорнутих мнемосхем з умовним позначенням елементів і зв’язків між ними так, як це прийнято в навчальній та науково-технічній літературі. Склад та характеристики типових елементів забезпечують отримання результатів моделювання у традиційних для інженерної практики графічних формах, наприклад, у виді сукупності перехідних процесів. Цифровий вимірювач тривалості і вольтметр, які розташовані у службовому модулі, дають змогу вимірювання загальних параметрів моделі, змінних величин, часових відрізків і фаз у цифровому вигляді.

Мнемоніка блоків АВК-6 надає студентові вичерпну інформацію про їх функціональні можливості. Розташування інформаційно-вимірювальної системи зліва від основних блоків забезпечуєть розділення зон оперативної роботи з моделлю і засобами її дослідження, а також дає змогу надавати зовнішніх дій на модель зліва, тому що це прийнято за традиціями науково-технічною літератури. Блоки комплексу є показниками для оперативного настроювання параметрів, а лінійні перетворювачі – світловими індикаторами виходу з лінійного режиму роботи.

Загальний вигляд лінійного блока наведений на рис.1.





Рисунок 1- Загальний вигляд лінійного блока

Вхідний сигнал подається на вхід підсилювальної ланки К. Перемичка цієї ланки ставиться у положення 0-1 або 0-10, що визначає діапазон зміни коефіцієнта підсилювання. На інтегруючій ланці перемичка 1 ставиться у положення 1, 10 або 100 залежно від часу інтегрування (при цьому перемичка 2 не використовується). Якщо на інтегруючій ланці перемичку 2 поставити на значення коефіцієнта «1», то замість інтегратора отримаємо звичайну ланку повторювання. Зворотний зв'язок відбувається за допомогою перемички 3.

Структурна схема лінійного блока виходить такою, яка наведена на рис.2.




Рисунок 2- Структурна схема лінійного блока


Лабораторна робота 1

Дослідження підсилювальної ланки

1 Ввімкніть АВК-6 у живильну мережу 220 В, дайте декілька хвилин для прогріву.

2 Складіть схему підсилювача (без інерційної ланки) на лінійному блоці, коефіцієнт підсилювання виставити за завданням викладача. Перемичку на інтегруючій ланці поставити на значення коефіцієнта «1».

3 Подайте на вхід підсилювача різні вхідні сигнали. При цьому величину вхідного сигналу установіть такою, щоб світлові індикатори виходу лінійного блока не загоралися.

4 За допомогою осцилографа проведіть дослідження вхідного та вихідного сигналів, визначте їх параметри з використанням електронної лінійки.

5 Зі використанням електронного комутатора отримайте на осцилографі зображення вхідного та вихідного сигналів, проведіть їх порівняння.

6 Охопіть підсилювальну ланку зворотним зв’язком через суматор. Змінюючи коефіцієнт зворотного зв’язку у межах 0,…,-1, дослідіть зменшення коефіцієнта підсилення ланки.

7 Змінюючи коефіцієнт зворотного зв’язку у межах 0,…,+1, дослідіть зростання коефіцієнта підсилення ланки.

8 Результати лабораторної роботи занесіть у табли-цю 1.

Таблиця 1

Ном.

п/п

Коефіцієнт

підсилювання

К

Коефіцієнт

зворотного

зв’язку КОС

UВХ

UВИХ



Лабораторна робота 2

Дослідження інтегруючої ланки

1 Ввімкніть АВК-6 у живильну мережу 220 В, дайте декілька хвилин для прогріву.

2 Складіть схему інтегруючої ланки на лінійному блоці, коефіцієнт підсилювання та постійного часу виставте за завданням викладача.

3 Подайте на вхід інтегруючої ланки сигнал прямо-кутної форми. На осцилографі спостерігайте лінійно зростаючий сигнал.

4 За допомогою осцилографа проведіть дослідження вхідного та вихідного сигналів, визначте їх параметри з використанням електронної лінійки. Визначте відрізок часу, за яким вихідний сигнал стане дорівнювати вхідному при нульових початкових умовах.

5 Подайте на вхід інтегруючої ланки сигнал синусоїдальної форми, вимірте його параметри – амплітуду UВХ, час напівперіоду Т/2 та амплітуду вихідного сигналу UВИХ зі використанням електронної лінійки. Частоту вхідного сигналу f поступово підвищуйте до максимального значення. Переконайтесь у фазовому зсуві на -90 градусів на всіх частотах.

6 За результатами вимірювань п.5 побудуйте амплітудну частотну характеристику інтегруючої ланки.

7 Результати лабораторної роботи занесіть у табли-цю 2.

Таблиця 2

Ном.

п/п

Параметри вхідної синусоїди

Параметри

вихідного

сигналу

Амплітудна

частотна характеристика

UВИХ

А=

UВХ

UВХ

Т/2

f

UВИХ


Лабораторна робота 3

Дослідження аперіодичної ланки

1 Ввімкніть АВК-6 у живильну мережу 220 В, дайте декілька хвилин для прогріву.

2 Складіть схему аперіодичної ланки на лінійному блоці на основі інтегратора, яка охоплена вид’ємним зворотним зв’язком згідно з наведеної структурною схемою за рис. 3.




Рисунок 3 – Структурна схема аперіодичної ланки


3 Подайте на вхід аперіодичної ланки сигнал прямо-кутної форми. На осцилографі спостерігайте спочатку зростаючий вихідний сигнал ланки, а при кінці - встановлений сталий відрізок. Зарисуйте вихідну криву з екрана осцилографа, визначте тривалість перехідного процесу.

4 Подайте на вхід аперіодичної ланки сигнал синусоїдальної форми, вимірте його параметри – амплітуду UВХ, час напівперіоду Т/2. Визначте амплітуду вихідного сигналу UВИХ та напругу вимірювальної точки UД, яка пропорційна зсуву фаз. Частоту вхідного сигналу поступово підвищуйте до максимального значення. Для вимірювання параметрів сигналів використайте електронну лінійку та вимірювальну точку.

5 За результатами вимірювань п.4 збудуйте амплітудну-фазову частотну характеристику аперіо-дичної ланки.

6 Результати лабораторної роботи занесіть у табли-цю 3.

Час напівперіоду Т/2 знімається з вимірювача тривалості, напруга розподільника для вимірювальної точки, яка пропорційна зсуву фаз, знімається з цифро-

Таблиця 3

Ном.

п/п

Параметри вхідної синусоїді

Параметри

вихідного

сигналу

UВИХ

А=

UВХ

UВХ

Т/2

f

UВИХ

UД

φВИХ


вого вольтметра.

Обраховуються частота f=1/Т, фазовий зсув

φВИХ= 90 (1 + UД/10).


Лабораторна робота 4

Дослідження коливальної ланки

1 Ввімкніть АВК-6 у живильну мережу 220 В, дайте декілька хвилин для прогріву.

2 Складіть схему коливальної ланки другого порядку на основі двох лінійних блоків та суматора за схемою, яка наведена на рис.4. На першому лінійному блоці



UВХ

UВИХ


Рисунок 4 – Структурна схема коливальної ланки


складіть аперіодичну ланку першого порядку з параметрами К1 та Т1, на другому – інтегруючу ланку з параметрами К2 та Т2. Використовуючи суматор, зробіть головний від’ємний зворотний зв'язок з виходу на вхід схеми. Параметри ланок задаються викладачем.

3 Подайте на вхід схеми сигнал прямокутної форми. Спостерігайте вихідний сигнал на осцилографі, зарисуйте його. Визначте за графіком тривалість перехідного процесу, число коливань, величину пере- регулювання.

4 Подайте на вхід сигнал синусоїдальної форми, спостерігайте на осцилографі одночасно вхідний і вихідний сигнали. Змінюючи частоту коливань, досягніть резонансного зростання вихідного сигналу. При цьому, змінюючи амплітуду вхідного сигналу, досягніть амплітуди виходу на рівні обмеження у 10 В. Потім змінюйте частоту вхідного сигналу від мінімальних до максимальних значень. Замірте на низку значень частот амплітуду UВХ та час напівперіоду Т/2 вхідного сигналу. Визначте амплітуду вихідного сигналу UВИХ та напругу вимірювальної точки UД, яка пропорційна зсуву фаз.

5 За результатами вимірювань п.4 збудуйте амплітудну-фазову частотну характеристику коливальної ланки.

6 Результати лабораторної роботи занесіть у табли-цю 4.

Таблиця 4

Ном.

п/п

Параметри вхідної синусоїди

Параметри

вихідного

сигналу

UВИХ

А=

UВХ

UВХ

Т/2

f

UВИХ

UД

φВИХ


7 Знову подайте на вхід схеми сигнал прямокутної форми, спостерігайте вихідний сигнал на осцилографі. Змінюючи коефіцієнт зворотного зв’язку інтегруючої ланки КОС, спостерігайте та зарисуйте чотири характерних типи вихідного сигналу схеми: аперіодичний, з малими коливаннями, з великими коливаннями та з незгасаючими коливаннями. З’ясуйте природу впливу змін коефіцієнта КОС на характер зміни вихідного сигналу схеми.


Лабораторна робота 5

Дослідження типового контуру регулювання

1 Ввімкніть АВК-6 у живильну мережу 220 В, дайте декілька хвилин для прогріву.

2 На основі трьох лінійних блоків складіть схему типового контуру регулювання з П-регулятором згідно зі структурною схемою, яка наведена на рис.5. На


UЗБ


UВХ

UВИХ
Рисунок 5 – Структурна схема типового контуру

регулювання


першому лінійному блоці реалізуйте П-регулятор як ланку підсилювання. На другому – аперіодичну ланку з малою сталою часу як модель виконавчого елемента. На третьому - аперіодичну ланку з великою сталою часу як модель об’єкта керування. З його виходу через суматор подайте сигнал на вхід регулятора як головний зворотний зв'язок.

3 Подайте через суматор на вхід регулятора сигнал прямокутної форми. Спостерігайте на осцилографі вихідний сигнал третього лінійного блока, як криву перехідного процесу за завданням. Змінюючи коефіцієнт підсилення регулятора, спостерігайте на осцилографі зміни характеру перехідного процесу. Досягніть та зарисуйте три види перехідного процесу: аперіодичний, з малими коливаннями, з великими коливаннями.

4 Установіть режим роботи контуру з аперіодичним перехідним процесом. Подайте на вхід контуру постійну напругу від розподільника еталонної напруги 10 В. Замірте у статиці сигнал помилки непогодження ε перед регулятором. Досліджуйте її залежність від коефіцієнта підсилення регулятора. Для цього режим роботи контуру встановіть з малими коливаннями, а потім – з великими коливаннями, виміряючи в обох випадках значення ε. Зробіть висновок про залежність її величини від коефіцієнта підсилення регулятора К.

5 Подайте через суматор на вхід регулятора постійний вхідний сигнал від розподільника еталонної напруги, дочекайтесь закінчення перехідного процесу. Подайте прямокутний сигнал на вхід третього лінійного блока як збурюючу дію UЗБ, спостерігайте на осцилографі зміни вихідного сигналу цього блока як перехідний процес за збуренням. Змінюючи коефіцієнт підсилення регулятора, спостерігайте на осцилографі зміни характеру перехідного процесу. Зарисуйте три види перехідного процесу: аперіодичний, з малими коливаннями та з великими коливаннями. Покажіть на графіках сигнал помилки непогодження ε.

6 Скомпонуйте ПІ - регулятор. Для цього паралельно П-регулятору підключіть інтегруючу ланку до додаткового лінійного блоку.

7 Аналогічно пунктам 3-5 досліджуйте роботу типової моделі типового контуру регулювання про подачу прямокутного вхідного сигналу на вхід регулятора та про подачу збурюючого сигналу на вхід третього лінійного блока. Досягніть та зарисуйте три характерних види перехідного процесу. Переконайтесь у відсутності статичної помилки непогодження по кривих перехідних процесів.


СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1 Алексаков Г.Н., Гаврилин В.В., Федоров В.А. Приемы работы с АВК-6. - М.: Инженерный центр МИФИ, 1989.

2 Попович М.Г., Ковальчук О.В. Теорія автоматичного керування: Підручник. – К.: Либідь, 2007.


Схожі:

Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни «Автоматизація виробничих процесів та мікропроцесорна техніка» для студентів спеціальності 090100 «Прикладне матеріалознавство» iconМетодичні вказівки до практичної частини та виконання тестових завдань з дисципліни «Автоматизація виробничих процесів та мікропроцесорна техніка» для студентів спеціальності 090101 «Прикладне матеріалознавство» заочної форми навчання
«Автоматизація виробничих процесів та мікропроцесорна техніка» для студентів спеціальності 090101 «Прикладне матеріалознавство»
Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни «Автоматизація виробничих процесів та мікропроцесорна техніка» для студентів спеціальності 090100 «Прикладне матеріалознавство» iconМетодичні вказівки до практичних занять з дисципліни «Автоматизація виробничих процесів та мікропроцесорна техніка» для студентів спеціальності 090101
Методичні вказівки до практичної частини та виконання тестових завдань з дисципліни «Автоматизація виробничих процесів та мікропроцесорна...
Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни «Автоматизація виробничих процесів та мікропроцесорна техніка» для студентів спеціальності 090100 «Прикладне матеріалознавство» iconМіністерство освіти І науки україни
«Автоматизація виробничих процесів та мікропроцесорна техніка» для студентів спеціальності 090101 «Прикладне матеріалознавство»
Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни «Автоматизація виробничих процесів та мікропроцесорна техніка» для студентів спеціальності 090100 «Прикладне матеріалознавство» iconМетодичні вказівки та контрольні завдання з дисципліни «Автоматизація виробничих процесів, мікропроцесорна техніка» для студентів заочного факультету,які навчаються за напрямом
Навчальна дисципліна "Автоматизація виробничих процесів, мікропроцесорна техніка" є нормативною І входить до циклу дисциплін професійно-практичної...
Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни «Автоматизація виробничих процесів та мікропроцесорна техніка» для студентів спеціальності 090100 «Прикладне матеріалознавство» iconМетодичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни «Автоматизація виробничих процесів, мікропроцесорна техніка» для студентів напряму
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни «Автоматизація виробничих процесів, мікропроцесорна...
Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни «Автоматизація виробничих процесів та мікропроцесорна техніка» для студентів спеціальності 090100 «Прикладне матеріалознавство» iconНаціональна металургійна академія україни
«Автоматизація виробничих процесів, мікропроцесорна техніка» для студентів напряму
Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни «Автоматизація виробничих процесів та мікропроцесорна техніка» для студентів спеціальності 090100 «Прикладне матеріалознавство» iconНаціональна металургійна академія україни
«Автоматизація виробничих процесів, мікропроцесорна техніка» для студентів напряму
Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни «Автоматизація виробничих процесів та мікропроцесорна техніка» для студентів спеціальності 090100 «Прикладне матеріалознавство» iconРобоча програма методичні| вказівки| та контрольні| завдання| з дисципліни| «Мікропроцесорна техніка|» для студентів| заочного| факультету, які| навчаються| за напрямом|
Навчальна дисципліна| "Мікропроцесорна техніка|" є нормативною І входить до циклу дисциплін| професійно-практичної| підготовки| бакалаврів|...
Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни «Автоматизація виробничих процесів та мікропроцесорна техніка» для студентів спеціальності 090100 «Прикладне матеріалознавство» iconМетодичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни "Комп’ютерне моделювання процесів І систем" для студентів спеціальності 091400
При підготовці до лабораторних робіт студенти вивчають методичні вказівки до їх виконання, рекомендовану літературу, а також виконують...
Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни «Автоматизація виробничих процесів та мікропроцесорна техніка» для студентів спеціальності 090100 «Прикладне матеріалознавство» iconМетодичні вказівки щодо самостійної роботи з вивчення навчальної дисципліни " економіка підприємства " для студентів денної та заочної форм навчання
...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи