Badanie charakterystyk statycznych.pdf

(145 KB) Pobierz
701519001 UNPDF
Laboratorium Podstaw Automatyki
Badanie charakterystyk statycznych
instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych
Copyright © ASIT 2007 (www.asit.pl)
Cel i zakres ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zbadanie charakterystyk statycznych i histerez sztucznego mięśnia
pneumatycznego dla różnych obciążeń. Dla badanego obiektu należy także obliczyć błąd
podstawowy oraz błąd histerezy a także określić klasę dokładności przyrządu.
Wprowadzenie teoretyczne
Charakterystyka statyczną nazywana jest zależność sygnału wyjściowego układu od
sygnału wejściowego w warunkach ustalonych (nie występują zmiany sygnału wyjściowego).
Charakterystyka statyczna opisuje więc statyczne (niezależne od czasu) zachowanie układu
(obiektu).
Charakterystykę statyczna zwykle można opisać wielomianem
y = a 0 a 1 x a 2 x 2 ... a n x n
w praktyce natomiast rozpatruje się najczęściej obiekty liniowe, których charakterystyki statyczne
opisywane są równaniami
y = ax lub
y = a 0 a 1 x .
Jak wynika z powyższych równań charakterystyki mogą być liniami prostymi (dla członów
lub układów liniowych) lub krzywymi (dla członów lub układów nieliniowych). Układy liniowe są
znacznie prostsze do analizy więc często zakłada się liniowość układów mimo ich faktycznej
niewielkiej nieliniowości lub linearyzuje się układ w punkcie pracy stosując odpowiednie
procedury obliczeniowe.
Przykładowe charakterystyki statyczne pokazane zostały na rys. 1.
y
x
Rys. 1. Przykładowe charakterystyki statyczne
2
701519001.010.png 701519001.011.png
Wyznaczania błędu podstawowego
Jednym z istotnych parametrów układów automatyki jest błąd podstawowy. Określa on
procentowo stosunek maksymalnej różnicy rzeczywistej charakterystyki statycznej układu od
charakterystyki idealnej do szerokości przedziału sygnału wyjściowego.
Błąd podstawowy wyznacza się z zależności
y p = dy
y ∗100 [%]
gdzie
y p – błąd podstawowy,
dy – największa różnica pomiędzy charakterystyką rzeczywistą a idealną,
y – zakres sygnału wyjściowego.
y
Charakterystyka
rzeczywista
Δy
dy
Charakterystyka
idealna
x
Rys. 2. Schemat wyznaczania błędu podstawowego
Wyznaczania błędu niejednoznaczności (histerezy)
Zjawisko histerezy występuje powszechnie w przyrodzie i polega na różnicy w przebiegach
rzeczywistych charakterystyk w zależności od kierunku zmian sygnału wejściowego. Dla
narastających wartości sygnału wejściowego otrzymujemy inną krzywą sygnału wejściowego niż
dla malejących zmian sygnału wejściowego (rys. 3). Parametrem określającym maksymalne
różnice w przebiegach tych krzywych nazywamy błędem niejednoznaczności (lub błędem
histerezy).
3
701519001.012.png
 
y
Krzywa dla
narastającego x
Δy
dy
Krzywa dla
malejącego x
x
Rys. 3. Schemat wyznaczania błędu niejednoznaczności (histerezy)
Analogicznie do błędu podstawowego, błąd niejednoznaczności określa stosunek
maksymalnej różnicy pomiędzy krzywymi dla narastającego i malejącego sygnału wejściowego do
szerokości przedziału sygnału wyjściowego:
y h = dy y ∗100 [%]
gdzie
y p – błąd niejednoznaczności,
dy – największa różnica pomiędzy krzywymi dla narastającego i malejącego sygnału
wejściowego,
y – zakres sygnału wyjściowego.
Określenie klasy dokładności
Klasa dokładności określa znormalizowany przedział błędu podstawowego w jakim mieści
się badany obiekt.
Klasę dokładności określa się jako najmniejszą wartość z szeregu (poniżej) w której zawiera
się błąd podstawowy wyrażony w procentach.
Szereg klas dokładności: 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 5,0.
Opis stanowiska
Muskuły pneumatyczne stosowane są jako elementy napędowe w robotach, manipulatorach,
protezach kończyn oraz w urządzeniach, w których wymagana jest duża dynamika przy niewielkim
skoku. Charakteryzują się niewielką wagą oraz niska ceną.
4
701519001.001.png
Muskuły mogą być łączone równolegle, szeregowo oraz w kombinacjach szeregowo–równoległych
(rys. 4) uzyskując w ten sposób zwiększenie skoku, maksymalnej siły lub obu tych parametrów.
Rys. 4. Połączenia muskułów
4
5
1 – Sprężarka
2 – Reduktor precyzyjny
3 – Manometr
4 – Mięsień pneumatyczny
5 – Czujnik przesunięcia
6 – Obciążenie
3
2
1
0 – 2,5 bar
6
Rys. 5. Schemat stanowiska
Na opisywanym stanowisku (rys. 5) zamontowany został muskuł firmy FESTO o symbolu
MAS-10. Ciśnienie zasilania mięśnia ustawiane jest manometrem precyzyjnym. Mięsień pod
wpływem ciśnienie skraca swoją długość (rozpręża się) co powoduje podniesienie podczepionej do
niego masy (obciążenia). Wielkość skurczu mięśnia mierzona jest elektronicznym czujnikiem
przemieszczenia.
5
701519001.002.png 701519001.003.png 701519001.004.png 701519001.005.png 701519001.006.png 701519001.007.png 701519001.008.png 701519001.009.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin