ОБУЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Советский патент 1970 года по МПК G09B9/08 

Предлагаемое обучающее устройство, содержащее модели объекта и регулятора, относится к учебным .наглядным пособиям и предназначено для исследования динамики замкнутых систем автоматического управления. Устройство может быть использовано для выполнения комплекса учебных лабораторных работ по теории автоматического управления и основам автоматики в высших технических учебных заведениях.

Известные обучающие устройства, еодерл ащие -модели объекта и регулятора, не позволяют наглядно и достаточно точно проанализировать влияние основных нелинейностей регулятора на динамику системы управления. В предложенном устройстве эта щель .достигается тем, что вал, на котором закреплей индикатор объекта управления, через систему блоков связаи с движком потенциометра и двигателем, имитирующим динамику движущегося -объекта, а вал, на котором закреплен индикатор регулятора, -соединен через систему блоков с моделирующим исполнительный механизм двигателем, на выходном валу -которого расположен кулачок, взаимодействующий с качающимся толкателем концевых выключателей.

Это повышает эффективность процесса обучения путем улучшения наглядности и адекватности математического описания системы автоматического управления и ее физической модели.

На фиг. 1 показана математическая модель (структурная схема) системы автоматического управления с интегрирующим исполнительным -механизмом -с ограниченным изменением выходной координаты; на фиг. 2 - кинематическая схема модели.

Модель содержит объект управления 1, часть регулятора 2, включающую сравнивающее и усилительные устройства, 1сполнительный механиз-:м 3 с ограниченным изменением выходной координаты, представляемый последовательным соединением интегрирующего

звена 4 с передаточной функцией - и нелинейности 5 типа «упор. Кинематическая схема вынолнена следующим образом. На валу двигателя 6 с редуктором, имитирующего динамшсу двил ущегося объекта, расположен шкив 7. С номощью тросиковой передачи 8 шки1в передает вращение на реохорда 9 через шкив 10.

Кроме того, вращение шкива 7 через тросиковую передачу // и направляющие ролики 12 и 13 нередается на шкив 14, закреплен-ный -яа валу 15 индикатора объекта Уб. Индикатор объекта 16 расположен над верхней паЭлектрический сигнал с реохорда 9 в виде напряжения постоянного тока подается через усилитель мощности 18 на одну из щеток двигателя 19 с редуктором, моделирующего исполнительный механизм. На выходном валу этого двигателя расположены кулачок 20, движок реохорда 21 и двухканавочный шкив 22. В вырезе кулачка 20 располагается конец качающегося толкателя 23, вызывающего срабатывание концевых выключателей 24 или10 25при достижении валом граничных углов поворота. Концевые выключатели с диодами 26и 27 включены в электрическую цепь двигателя 19. Общая точка концевых выключателей под-15 ключена к выходу усилителя мощности 28, вход которого соединен с движком реохорда 21 обратной связи. Шкив 22 передает вращение через тросиковую передачу 29 и шкив 30 «а реохорд 31.20 Электрический сигнал с реохорда 31 через усилитель мощности 32 подается на двигатель 6. Кроме того, вращение шкива 22 через тросиковую передачу 33, направляющие ролижи 34, 35 и шкив 36 передается на вал ин-25 дикатора положения исполнительного механизма. Индикатор положения исполнительного механизма 37 расположен лад верхней панелью модели. Устройство работает следующим образом.30 При отклонении системы управления от положения равновесия на движке потенциометра 9 появляется сигнал, который, пройдя через усилитель 18, Включает двигатель 19. Двигатель 19 через механическую связь пере-35 мещает движок потенциометра 21. При этом через усилитель 25 на вход двигателя 6 подается напряжение. Вал двигателя 6 через механическую связь возвращает движок потбнциометра 9 в сторону положения равнове-40 сия. Таким образом реализуется замкнутая снстема автоматического управления. Для наглядности работы системы к двигателям 6 и 19 через систему связей можно прикрепить индикаторы положения (макет самолета 16 и макет руля 37. Если в процессе работы выходная координата исполнительного механизма достигает граничного значения, то срабатывает один из концевых выключателей 24 или 25 через механическую связь 20 и 23 от двигателя 19 и прерывает цепь питания в данной цолярности. Теперь двигатель 19 может отрабатывать лищь в иротивополол ную сторону лри смене полярности подводимого напряжения, Избирательность к полярности обеспечивается вентилями 26 и 27. Таким образом реализуется физическая модель последовательного соединения интегрирующего звена и нелинейности типа «упор. Предмет изобретения . Обучающее устройство, содержащее модель самолета, регулятор, выполненный в виде модели автопилота курса и содержащий яа выходе интегрирующее звено и нелинейность типа «упор, выполненные в виде последовательного соединения двигателя и параллельно включенных двух цепей концевых выключателей с вентилями, и источник питания, отличающееся тем, что, с целью повыщения наглядности и адекватности математического описания системы автоматического управления и ее физической модели, вал, на котором закреплен индикатор объекта управления, через систему блоков связан с движком потенциометра и двигателем, имитирующим динамику движущегося объекта, а вал, на котором закреплен индикатор регулятора, соединен через систему блоков с моделирующим исполнительный механизм двигателем, ца выходном валу которого расположен кулачок. взаимодействующий с качающимся толкателем концевых выключателей.