ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.04.2025
Просмотров: 357
Скачиваний: 2
26
Динамическая ошибка дин(t) системы определяется при отработке синусоидального воздействия с параметрами эквивалентной синусоиды
(t) Asin Ωt , которые находятся из системы уравнений:
εнм AΩ2 ; |
ωнм AΩ. |
Динамическая ошибка меняется во времени по гармоническому закону с амплитудой дин, Поэтому в расчете амплитудное значение этой ошибки связано с параметрами эквивалентной синусоиды в виде:
δдин |
A |
||
Wр ( jΩ) . |
|||
Это соотношение определяет положение модуля частотной |
|||
характеристики на частоте : |
|||
Wр ( jΩ) |
A . |
(6) |
|
δдин |
|||
Полученные соотношения (5-6) задают на логарифмической амплитудно-частотной характеристике (ЛАЧХ) разомкнутой системы четыре контрольных точки. Причём на частоте = 1 [1/c] откладываются 3 точки, определяемые (5) и одна точка на частоте = , определяемая (6). ЛАЧХ разомкнутой нескорректированной системы должна проходить выше контрольных точек. На рис. 9 показана ЛАЧХ системы, в которой измерительное устройство выполнено на сельсинах 2-го класса (точка 2)
Рис. 9
27
Измеритель рассогласования третьего класса требует слишком большого Кр (точка 3 ). Если выбрать измеритель на сельсинах первого класса, то Кр нельзя снизить, так как ЛАЧХ должна проходить не ниже точки 4, как показано пунктирной линией.
После оценки требуемого значения Кр определяется частота среза ср путем решения уравнения:
Kр |
1. |
jωср (Tдв jωср 1) |
и далее оценивается запас по фазе на частоте среза разомкнутой системы
Если 3 π4 , то необходимо решить вопрос о синтезе корректирующей обратной связи.
4.КОРРЕКЦИЯ СЛЕДЯЩИХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛОКАЛЬНЫХ ОБРАТНЫХ СВЯЗЕЙ
/
4.1.Исходная ЛАЧХ
Исходная ЛАЧХ разомкнутой системы, проходящая выше контрольных точек, характеризуется требуемым минимально допустимым коэффициентом передачи Кр и частотой среза ср, которая определяет полосу пропускания системы и её быстродействие. Время переходного процесса
системы оценивается по формуле
tр |
(2 - 4)π |
. |
ωср |
||
Если быстродействие системы оценивается как недостаточное, то следует увеличить Кр, что приведёт к увеличению ср и быстродействия.
4.2. Коррекция с помощью гибкой обратной связью (для системы с двигателем постоянного тока)
На рис. 10 показана структурная схема скорректированной системы, параметры которой определяются зависимостями:
28
K1 Kиу Kдм ; |
Wос ( p) |
pKтг Kос |
; |
|
Tос p 1 |
||||
W2 ( p) Kпу K ум Kдв .
Рис. 10
На рис. 11 показана ЛАЧХ исходной (Lp) и скорректированной (желаемой) (Lж) системы и даны характеристики охватываемой части структуры L1 и обратной связи Lос.
ЛАЧХ скорректированной системы совпадает с ЛАЧХ исходной системы на частотах:
< 1 и > 3 .
29
Рис. 11
Передаточная функция скорректированной системы:
Wж ( p) |
Kр (T2 p 1) |
, |
||||||||
p(T1 p 1)(T3 p 1) |
||||||||||
где T1 |
1 |
;T2 |
1 |
;T3 |
1 |
. |
||||
ω |
ω |
2 |
ω |
3 |
||||||
1 |
||||||||||
Для обеспечения требуемого запаса на частоте среза скорректированной системы следует точки излома Lж выбирать из условий:
1 |
1 |
|||||
0,3ωср ; |
ωср 0,3 |
. |
||||
T |
2 |
T |
||||
3 |
||||||
Следует обратить внимание на то, что частота среза скорректированной системы всегда меньше частоты среза исходной системы. Кроме этого, четвертая контрольная точка, определяющая точность системы, при синусоидальном входном сигнале должна обязательно располагаться ниже Lж.
Из рис. 11 следует, что на частоте 1
Tос T2 [c]; |
Kос |
1 |
. |
|
Kтг Kпу Kум Kдв ω11 |
||||
4.3 Коррекция с помощью жёсткой обратной связи (для системы с асинхронным двигателем)
Структура исходной системы совпадает со схемой для системы с
коррекцией гибкой обратной связью с одной лишь разницей, что в системе отсутствует демодулятор, а вместо него вводится дополнительный предварительный усилитель КПУ1. В состав W2(р) входит предварительный усилитель КПУ2.
W3 ( p) |
1 |
; W2 |
( p) |
Kпу2 K ум K |
дв |
; |
|
iр p |
|||||||
Tдв p 1 |
|||||||
K1 Kиу Kпу1; |
Wос p Ктг Кос . |
||||||
30
Рис.12
На рис.12 показаны ЛАЧХ исходной системы (Lр), ЛАЧХ скорректированной (желаемой) (Lж) системы и ЛАЧХ системы после введения жёсткой обратной связи, но без дополнительного предварительного
усилителя (KПУ = 1).
Для Lр известно значение Кр .
В скорректированной системе для обеспечения требуемого запаса по фазе на частоте среза реализуют
ср = Кр [1/c]
Введение жёсткой обратной связи уменьшает постоянную времени исходной системы:
1 |
T |
ж |
1 |
Tдв |
, |
|||
Kр |
ωср |
1 Kпу2 Кум Kдв Kтг Kос |
||||||
где КПУ2 = КПУ |
исходной системы. |
||
Во столько же раз уменьшается и общий коэффициент усиления |
|||
разомкнутой системы: |
|||
K1 |
Kр |
. |
|
1 Kпу2 Кум Kдв Kтгп Kос
Отсюда находится
Kпу1 1 Kпу2 Кум Kдв Kтг Kос .
Следует обратить внимание, что полоса пропускания системы, скорректированной с помощью жёсткой обратной связи, расширяется и, следовательно, растет быстродействие системы.
31
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО УСИЛИТЕЛЯ
5.1. Предварительный усилитель для СС с двигателем постоянного тока
Параметры цепи обратной связи находятся после уточнения всех коэффициентов прямой цепи канала передачи сигнала ошибки от измерительного устройства до входа усилителя мощности. Сигнал с сельсина приёмника (СП) проходит через ограничитель , показанный на рис. 13. Он состоит из балластного резистора Rб и двух встречно включенных стабилитронов VD1 и VD2.
Рис.13
Оценка величины Rб делается из условия ограничения тока через стабилитрона при максимальном напряжении, снимаемом с выхода СП:
RU cп мax -U cт ,
бIст мax
где Uст - напряжение стабилизации; Iст- ток стабилизации; Uст мax = 36 В Выбор R и типа стабилитрона должен обеспечивать ограничение Uпу
по модулю до 10 В. Ограничитель в линейной зоне не влияет на величину коэффициента передачи измерителя рассогласования.
В качестве демодулятора может быть использована любая схема как на диодах, так и на транзисторах. На рис. 14 в качестве примера представлена схема однополупериодного демодулятора на микросхеме типа 1КТ01А(Б).
Коэффициент передачи такого демодулятора при условии, что коэффициент передачи КТР1 равен 1, составляет
Kд м 1π 0,318.
На выходе демодулятора стоит сглаживающий фильтр на резисторе Rф и конденсаторе Сф.
32
Выбор элементов фильтра должен обеспечивать ослабление амплитуды первой гармоники на выходе фильтра не менее, чем в 10 раз:
1 |
Тф |
RфСф |
10 |
. |
||||
10 |
ωср |
2 |
π fсети |
|||||
Предварительный усилитель строится на базе операционного усилителя типа К140УД7. Схема его показана на рис. 15. Этот усилитель имеет два входа. По первому входу реализуется коэффициент передачи:
Kпу R . R1
Рис.14
Рис. 15
33
По второму входу реализуется передаточная функция цепи обратной
связи
Kос p |
CRp |
||||
Wос ( p) |
. |
||||
Tос p 1 |
СR2 p 1 |
||||
При расчете параметров усилителя имеет смысл задаться сначала величиной R в пределах 10 кОм. Номиналы остальных элементов определяются однозначно и далее уточняются в соответствии со шкалой номиналов.
5.2. Предварительный усилитель для СС с асинхронным двигателем
В составе следящей системы с асинхронным двигателем отсутствует демодулятор. Поэтому напряжение с выхода измерительного устройства через амплитудный ограничитель (см. рис. 13.) подается на вход предварительного усилителя, показанного на рис. 16. Элементы ограничителя и его параметры определяются так же как и для СС с двигателем постоянного тока.
Предварительный усилитель удобно строить на двух операционных усилителях типа К140УД7. На первом усилителе (D1) имеется два входа. На первый вход поступает сигнал с измерительного устройства. При этом
реализуется коэффициент передачи Кпу1 Rо .
R1
По второму входу реализуется коэффициент передачи по тракту
обратной связи:
Кос Ro .
R2
Рис. 16
34
Целесообразно задаться величиной R0 = 10 кОм. Значения сопротивлений входных резисторов определяются по известным значениям KПУ1 и KОС и уточняются в соответствии со шкалой номиналов резисторов.
На втором операционном усилителе (D2) реализуется передаточная функция устройства, компенсирующего фазовый сдвиг несущей частоты на обмотке управления асинхронного двигателя:
W2 p |
R3 |
C2 R4 p 1 |
|||||||||||||||||
R4 |
C1R3 p 1 |
||||||||||||||||||
Xу |
|||||||||||||||||||
C |
R |
; |
Kпу2 |
R3 |
; |
C1R3 |
0,1 |
ХУ |
. |
||||||||||
2 |
4 |
R |
2πf |
R4 |
|||||||||||||||
у |
сети |
RУ |
|||||||||||||||||
Постоянная времени С1 R3 вводится для ограничения усиления высокочастотных помех усилителя.
Если входное сопротивление усилителя мощности менее 2 кОм, то на выходе предварительного усилителя ставится эмиттерный повторитель на транзисторе VT1.
Входное сопротивление эмиттерного повторителя оценивается как:
Rэп |
Rэ Rвх |
β . |
Rэ Rвх |
||
Если максимальная амплитуда выходного сигнала операционного усилителя составляет U = 10 В, то на выходе эмиттерного повторителя она должна быть не менее 5 В. Это позволяет выбрать величину Rэ:
U |
Rвх |
5 . |
|
Rвх |
|||
Rэ |
|||
Имеет смысл выбрать Rэ Rвх/2 и уточнить в соответствии со шкалой номиналов. Все расчёты могут проводится в размерности [кОм].
Транзистор выбирают из условий:
2U 2 |
Rэ Rвх |
|||
Pкэ мax |
;.β |
2. |
||
Rэ Rвх |
||||
Rвх |