Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

То передаточную функцию (4.18) можно представить в виде




, (4.20)

где ; .

ПИД-регулятор с передаточной функцией (4.13) пред­ставляет собой последовательное включение ПД- и ПИ-регуляторов и может быть выполнен на одном усилите­ле с

и

(рис.4.10, а).

Тогда

,

где ; ; .

Логарифмические частотные характеристики регуля­тора, соответствующие (4.20), приведены на рис. 4.10, б.

Для снижения уровня помех на выходе регулятора и повышения устойчивости его работы последовательно с конденсатором может быть включен дополнительный резистор с небольшим сопротивлением, как это было от­мечено для ПД – регулятора.

Для ПИД-регулятора

; ; .

Рис.4.11. Аппериодическое звено 1-го порядка (ИА – регулятор)

 

Передаточная функция ПИД-регулятора

. (4.21)

Используя схемы включения операционного усилителя, можно получить различные необходимые для управления передаточные функции регуляторов. Например, при в схеме рис. 4.4. получим передаточную функцию инерционного апериодического звена (ИА-регулятора)

. (4.22)

Если принять

; ; ,

то получим передаточную функцию (ПИ)2-регулятора

. (4.23)

На основе операционных усилителей могут выполнять­ся не только регуляторы, но и другие функциональные блоки, например задающие устройства, формирующие входной сигнал в системе управления.

Типовым задающим блоком в системах управления электропривода является интегрозадающее устройство или задатчик интенсивности (ЗИ). Задача ЗИ – сформи­ровать плавное изменение задающего сигнала при пере­ходе от одного уровня к другому, а именно создать ли­нейное нарастание и спадание сигнала с требуемым тем­пом. На рис. 4.12 представлена структурная схема ЗИ, состоящая из трех операционных усилителей. Первый усилитель А1, работающий без обратной связи, но с ог­раничением по выходному напряжению , имеет харак­теристику прямоугольной формы (рис. 4.13, а). Второй операционный усилитель А2 работает интегратором с постоянным темпом интегрирования

. (4.24)

Темп интегрирования может регулироваться измене­нием Rвх2. Третий усилитель УЗ формирует отрицатель­ное напряжение обратной связи

 

Рис. 4.12. Схема интегрозадающего устройства

 

Рис. 4.13. Характеристика входного усилителя (а) и диаграмма

изменения выходного напряжения (б) интегрозадающего устройства

 

.

При подаче на вход задающего напряжения вы­ходное напряжение линейно возрастает согласно (4.25).

В момент времени , когда , интегрирование прекращается, и выходное напряжение, достигнув зна­чения остается далее неизменным. При снятии с входа задающего напряжения () проис­ходит процесс линейного уменьшения выходного напря­жения до нулевого значения (рис. 4.13, б).

 

4.2. Согласующие элементы

 

Функциональные элементы в составе систем управ­ления – датчики, регуляторы, задающие блоки – могут быть разнородными по типу сигнала, роду тока, по со­противлениям и мощности и т.п. Поэтому при соединении элементов возникает задача согласования их характери­стик. Эту задачу решают согласующие элементы. К дан­ной группе элементов относятся фазовые детекторы, со­гласующие род тока, цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи, согласующие тип сигнала, эмиттерные повторители, согласующие входные и выход­ные сопротивления, усилители мощности, гальванические разделители и другие элементы. Функцию согласования могут выполнять также элементы, нормально предна­значенные для других целей. Например, рассмотренный в § 4.1 операционный усилитель оказывается эмиттерным повторителем относительно неинвертируемого

 

Рис. 4.14. Входные и выходные координаты

фазового детектора

 

входа при подключении выходного напряжения на инвертиру­емый вход. Для гальванического разделения может быть использован датчик напряжения. Такие и подобные им элементы оказываются очевидными или известными и не рассматриваются в данном параграфе.

Выделим из группы согласующих элементов для рас­смотрения функционально более сложные и вместе с тем типовые элементы – фазовые детекторы, а также цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи.

Фазовый детектор (ФД) в научно-технической лите­ратуре получил ряд других названий: фазочувствительный усилитель, фазочувствительный выпрямитель, фа­зовый дискриминатор, демодулятор. В каждом названии делается попытка подчеркнуть основную функцию дан­ного элемента в рассматриваемой схеме. Примем рас­пространенное название – фазовый детектор, вкладывая в него все функции, возлагаемые на данный элемент.

Назначение ФД – преобразование входного напря­жения переменного тока в выходное напряжение постоянного тока, полярность и амплитуда которо­го зависят от фазы входного напряжения (φ). Таким об­разом, ФД имеет две входные координаты и φ и одну выходную координату (рис. 4.14). Различа­ют два режима работы ФД: амплитудный режим, когда фаза входного напряжения остается постоянной, прини­мая одно из двух значений 0 или p, и ; фазовый режим, когда , , .

В амплитудном режиме ФД применяется как преоб­разователь сигнала рассогласования переменного тока в управляющий сигнал в следящих приводах постоянного тока, как преобразователь выходного сигнала тахогенератора переменного тока, как выходной каскад (демо­дулятор) в усилителях с промежуточным усилением на переменном токе и т.д. В фазовом режиме ФД приме­няется в системах управления, в которых контролируе­мой и управляющей величиной является плавно изме­няющаяся фаза. В этом режиме ФД получает питание от фазовращательных устройств.

На фазовый детектор, как правило, не возлагается функция усиления напряжения. Поэтому коэффициент усиления ФД близок к единице.

На рис. 4.15 изображена расчетная схема замещения двухполупериодного ФД. Схема соответствует нулевой схеме выпрямления, в которой вентили заменены функ­циональными ключами К1 и К2. Сопротивление нагруз­ки , на котором выделяется выходное напряжение, соединяет средние точки а, 0 ключей и источников ЭДС управления . В каждый контур введено внутреннее сопротивление источника ЭДС управления . Состоя­нием ключей управляет опорная ЭДС в соответствии с алгоритмом: для К1 включен, т.е. , a K2отключен.

       
 
Рис. 4.15. Расчетная схема замещения фазового детектора
 
Рис. 4.16. Диаграмма работы фазового детектора


 

 

т.е. ; для , а . Дан­ный алгоритм может быть представлен формулами

(4.26)

Очевидно, что при замкнутом К1 выходная ЭДС между точками а, О равна , а при замкнутом К2 , т.е.

. (4.27)

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...