Учебные стенды кафедры «Управления и интеллектуальных технологий» НИУ «МЭИ» предназначены для изучения студентами основ систем автоматического регулирования. На примере стабилизации скорости вращения электродвигателя при изменяющейся нагрузке будущие специалисты осваивают три ключевых принципа: регулирование по возмущению, по отклонению и комбинированный метод.

Суть лабораторных работ

В ходе занятий студенты настраивают систему автоматического регулирования, чтобы скорость вращения двигателя перестала зависеть от нагрузки на его валу. Результатом работы становятся нагрузочные характеристики двигателя, которые сравниваются для системы без регулирования и для каждого из трёх принципов управления. Это позволяет наглядно оценить эффективность разных подходов.

Устройство и принцип работы стенда

Сердцем стенда является электромеханический узел, где на одном валу объединены исполнительный двигатель, тахогенератор (измеритель скорости) и генератор, создающий нагрузку. Задающее напряжение подается на усилительно-преобразовательное устройство (УПУ), которое управляет двигателем. Обратные связи от тахогенератора и генератора также поступают в УПУ. Нагрузка на вал регулируется сопротивлением в цепи генератора: чем меньше сопротивление, тем больше ток и, соответственно, нагрузка.

От аналогового прошлого к цифровому настоящему

Данная схема была разработана преподавателями кафедры еще в 1960-х годах. Изначально управление осуществлялось аналоговыми компонентами, что имело ряд недостатков: мощный транзистор сильно нагревался, требуя охлаждения, а его нелинейная характеристика усложняла управление.

В ходе модернизации было решено сохранить проверенную временем электромеханическую часть, но полностью обновить систему управления. Вместо аналоговых схем теперь используется микропроцессор. Он обрабатывает сигналы и реализует широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) для подачи напряжения на двигатель. Этот современный метод обеспечивает высокую линейность и точность регулирования.

Результаты модернизации

Помимо новой электронной начинки, был разработан более компактный и современный корпус для стендов. Работы по модернизации выполнены силами преподавателей кафедры, а изготовление корпусов осуществлено на одном из подмосковных заводов.

Обновленные стенды позволяют студентам работать с современными технологиями управления, сохраняя при этом фундаментальность подхода к изучению теории автоматического управления.