3,5]

Корректирующие элементы

При последовательной коррекции ЛАЧХ корректирующего звена находится вычитанием ЛАЧХ объекта из желаемой ЛАЧХ.

Реализация элементарных корректирующих звеньев иа пассивных элементах осуществляется следующим образом.

Пропорциональное звеио. Преобразование входного напряжения в k раз меньшее осуществляется потенциометром. Передаточная функция имеет вид: (fi) = I/A. ЛАЧХ представляет собой прямую линию, параллельную оси абсцисс, расположенную под осью абсцисс иа расстояния 20 Ig k.

Интегрирующее звеио. Операция интегрирования осуществляется приближеиио. ]Зходное напряжение подается иа цепь из последовательно соединенных резистора R и конденсатора С, выходной сигнал снимается с коидеисатора. Приближенно в случае времени интегрирования, значительно меньшего, чем RC, передаточная функция равна W (jp) = l/RCp. ЛАЧХ представляет собой прямую линию с наклоном - 20 дБ/дек, пересекающую ось абсцисс иа частоте среза t/RC.

Инерционное (апериодическое) звеио соответствует предадущему случаю без ограничений по времени интегрирования. Передаточная функция имеет вид; (р)= 1/(1 + + RCp). ЛАЧХ можно представить приближеиио в виде двух отрезков прямых: первый низкочастотный совпадает с осью абсцисс до частоты среза 1/RC, второй начинается иа частоте среза и идет с наклоном 20 дБ/дек в область высоких частот. Максимальное отклонение приближеииой характеристики от точной имеет место на частоте среза и составляет 3 дБ.

Дифференцирующее звеио. Дифференцирование осуществляется приближевио при помощи последовательно соединенных конденсатора и резистора, иа которые подается входной сигнал. Выходной сигнал снимается с резистора.

Передаточная функция имеет вид:

(р) = RCp/(l + RCp).

Приближенная ЛАЧХ состоит из двух прямолинейных участков - низкочастотный отрезок прямой идет с положительным наклоном 20 дБ/дек. В области отрицательных значений логарифмов амплитуд до пересечения с осью абсцисс иа частоте среза 1/RC высокочастотный участок совпадает с осью абсцисс.

Недостатком пассивных корректирующих звеньев является невозможность получения высоких коэффициентов передачи и достаточно точного воспроизведения требуемых передаточных; функций.

Указанный недостаток устраняется при использовании в корректирующих цепях операционных усилителей. Коэффициент усиления современных операционных усилителей составляет 20 ООО- 00 ООО, полоса пропускания 5-100 кГц.

Передаточная функция, реализуемая one-, рационным усилителен, соответствует частному от деления Zq. (р) иа Zgx (р), где Z ,<. (р)- полное сопротивление цепи обратной связи

усилителя; Zg, (р) - полное сопротивление входной цепи.

Пропорциональное звеио реализуется резисторами в цепи обратной связи и входной цепи. Передаточная функция имеет вид

Ип ip) = Ro.c ?BX-

Интегр ирующее звеио можио получить при помощи конденсатора в цепи обратной связи операционного усилителя и резистора иа входе. Передаточная функция будет иметь вид: W (р) = U(RM-

Инерцнонное звено образуется параллельным соединением конденсатора и резистора С в цепи обратной связи, а резистора /?вх иа входе.

Передаточная функция равна:

Дифференцирующее звеио можио получить различными способами, из иих наиболее употребительны следующие: интегратор в цепи обратной связи усилителя, резистор на входе усилителя.

Передаточная функция

где Т - постоянная интегрировании; Rgx - входной резистор; - сопротивление,

связывающее вход усилителя с выходом интегратора.

Во втором случае инерциоииое звеио включается в цепи обратной связи операционного усилители, а резистор - иа вход усилителя. Далее из сигнала усилителя вычитается часть входного сигнала, соответствующая статической погрешности дифференцирования с использованием ииерциои-ного звеиа, пропорциональная входному сигналу, деленному иа статический коэффициент усиления ииерциоииого звеиа k.

Передаточная функция равна: Wn (р) = TR

<= .р р, где Т - постояииаи времени

инерционного звеиа; /?о,е - сопротивление, связывающее выход ииерциоииого звеиа со входом усилителя; /?вх - сопротивление иа входе усилителя.

В третьем случае пассивная дифференцирующая цепочка включается иа вход операционного усилители, осуществляющего усиление сигнала в k раз. Дифференцирование производится неточно. Передаточная функция: (р) == *RCp/(l + RCp).

Наличие емкости на входе усилителя снижает помехоустойчивость схемы.

В общем случае возможности получения производных, особенно производных более высокого, чем первый, порядка, ограничены наличием помех в сигнале, влияние которых возрастает с каждым новым дифференцированием. В связи с этим затруднено удовлетворительное получение производных выше первого порядка от таких сигналов, как сигналы

датчиков тока илн иапряжеиии тнристориого электропривода и сигналы с тахогеиераторов.

Для борьбы с помехами применяются различные фильтры, что сужает полосу пропускания дифференцирующего устройства. Прн создании вычислительных узлов аналоговых схем автоматического управлеиия стремятся так построить структуру системы, чтобы исключить операции двфференцнро-ваиня.

В некоторых случаях в качестве кор-рисгнрующих применяются колебательные звенья с передаточной функцией

HKo.(p)=A/(7V+2pTp+l).

Такие звенья реализуются схемой нз двух последовательно соединенных инерционных звеньев,охваченных отрицательной обратной связью. При этом, если передаточные функции инерционных звеньев равны соответственно:

Whi iP) = kil(\ +рТ\ Г 2 (Р) = Аа/ (1 +рТ-д\

а коэффициент обратной связи равен i,; параметры колебательного звена определякуг-ся следующим образом:

-,/~г77Т

Ti + T

Комплексные корни знаменателя передаточной функции звена существуют в области значений О < р < 1.

Звенья, воспроизводящие специальные функции при помощи блоков нелинейности, множительных устройств и операционных усилителей, дают возможность получить практически все необходимые в системах управлеиия корректирующие сигналы.

Обратные математические операции реализуются установкой блока, производашего прямую операцию, в контур обратной связи операционного усилителя. Так, установка блока умножения в контур обратной связи усилителя дает возможность получить операцию деления, блока возведения в степень - операцию извлечения нория и т. д.

В общем виде, если Ывх/Лвх=( вых)/о с н - функция, обратная F, где F - функция, реализуемая блоком в цепи обратной

СВЯЗВ усилителя, ТОЫвых = ~(

Сложные корректирующие цепи, воспроизводящие передаточную функцию типа дроби с числителем и знаменателем, являющимися многочленами от р, могут быть получены исходя нз известных способов разложения таких алгебраических выражений на сумму элементарных дробей, т. е. в виде параллельно соединенных элементарных звеньев, передаточные функции которых были приведены выше.

3.6. БЛОЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

3.6.1. Аналоговые элементы

командные устройства и датчики. К этой группе устройств относятся: бесконтактные сельсинные командоаппараты, задатчики скорости с электроприводом, датчики напряжения, мощности, тока и скорости (ЭДС).

Сельсинные командоаппараты СКА предназначены ДЛЯ бесконтактного ввода задания в схему управления электроприводом. Они выпускаются в трех исполнениях: с приводом от рукоятки (СКАР), с педальным приводом (СКАП) и с маховнчным приводом (СКАЗ).

В качестве задающего элемента команда-аппаратов применяется бесконтактный сельсин, однофазная статорная обмотка которого получает питание от сети перемеииого тока частотой 50 Гц, напряжением 110 В. Выходное напряжение снимается с роторной обмоле сельсина. Поворот ротора сельсина в пределах ± 60°.

Основные параметры сельсниных комаидоаппаратов:

CKA3-4I-1, . . CKA3-4I-3, СКАЗ-41-4 СКАР-41-ФР . СКАР-41-СР . СКАР-41-ФУ . СКАР-41-СУ . СКАП-41.СН, СКАП-42-СН

Маховнчнай фниснрованный -

Револьверншй фвксированны Револьверный с самовозвратом Рычажный фиксированный Рычажный с сановозвратон Педзльиый с сановозвратом .

Сельсинные задатчики скорости с электрическими двигателями выполняются в виде блоков БЗС н БОНД.

Блок задатчика скорости БЗС предназиаг-чен для задания напряжения в системах автоматического регулирования скорости дв.и-гателя. Блок выполнен на базе бесконтактр-го сельсина типа БД-404, ротор которого связан с исполнительным двигателем типа РД-09. Выходное напряжение сельсина зат виснт от угла поворота ротора относнтельйо обмотки возбуждеися. Угол поворота з]$1-даегся реверсивным двигателем РД-09л моййт быть ограничен в заданных пределах с йр-мои .ю мнкровыключателей.

Выходное напряжение может синматй в виде как переменного напряжения, так и постоянного. ;

Существует 16 тнпонсполиеннй блоЬА БЗС, которые получаются комбинированием восьми передаточных отношений встроеикого редуктора с двумя типами сельсинов (БД404А и БД404Б).

Технические данные блока БЗС

Напряжение Возбуждения сельсина прн

частоте выходного напряжения 50 Гп. В ПО

Ток обмотки возбуждення, А...... . 0.4

. Входное напряжение сельсина. В..... 50

Напряженне питания двигателя прн частоте .50 Ги, В..............; . 1Я

Ток обмотки двигателя, А......... 0,1

Исполнения блоков БЗС

Исполневая потенциометров

Исполнение

Передаточное отношение

6,25 15,63 39,06 76,56

Исполнение

5 6 7 8

Передаточное отношение 137 268 478 670

Используя промежуточный редуктор (/ = = 35), можио получить суммарное передаточное число от 200 до 25 ООО.

Блок сельсин-редуктор - шаговый дангатель типа БСШД предназначен для работы в системах автоматического регулирования я служит для преобразования задаваемого Шаговому двигателю угла поворота в электрический сигнал.

Блок БОНД представляет собой электромеханическое устройство для изменения угла поворота ротора сельсина с помощью шагового двигателя типа ШДР711. Существуют четыре модификации блока БСШД.

Модификация блока

Тип сельсина

Навболь- Переда-ший угол точное поворота число ре-ротора дуктора

111-БСШД-2 БД-404А 1-БСШД-З БД-404А 11-БСШД-1 БС-404А

11-БСШД-4 ДИД-101/П

360 330 360

20 20 20 20

Номинальные данные тягового двигателя а блоках БСШД: напряжение питания 110 Б, потребляемый ток 2,9 А, частота отработки шагов 400 Гц, частота вращения сельсина 10 об/мин.

Блок скорости реостатный типа БСР предназначен для задания напряжения в сигмах автоматического регулирования скорости двигателя, а также может быть исполь-зрваи в схемах, где требуется автоматическое ?рменеиие сопротивления цепи.

Блок выполнен на базе однофазного реверсивного двигателя типа РД-09. Бал двигателя жестко связан с ползунками даух потенциометров типа РПП.

Выходное напряжение пропорционально углу поворота двигателя. Угол ограничивается микровыключателями. Производная по в1емени выходного напряжения зависит от скорости переяешения ползунков потеицио-мёгров, которая может быть изменена путем изменения редукции двигателя РД-09. БЛрк БСР имеет семь типоисполнений электродвигателей по передаточному числу встроенных редукторов и десять исполнений потенциометров.

Исполнении аяектродвягателей

Испол- I Испол- I

ыение невие

1 15,62 5 368

2 39.06 6 478

3 ТЫНа 7 670

4 137

Используя промежуточный редуктор {i= = 35), можно получить суммарное передаточное число от 500 до 2500.

Исполнение

Сопротивление, Ом 100 350 500 1000 2500

Испол-неаае 6 7 8 9 10

Сопротивление. Ом 5000 7 500 10 000 15 000 25 000

Угол поворота валиков реостата 0-300 . С помощью микропереключателей регулирование угла ограничивается в пределах 25- 300 .

Уиифвцировавиая бяочиав систояа регуляторов иа иитегральиых коипоиеитах (УБСР-АИ). Аналоговые регуляторы УБСР-АИ выполнены в виде блоков унифицированной конструкции, набранных нз ячеек печатного монтажа. Регуляторы допускают совместную компоновку с устройствами цифровой системы управления.

Номенклатура ячеек и устройств УБСР-АИ, а тахже их технические данные приведены в табл. 3.39.

Ячейка согласующего усилителя У1-АИ включает в себя схему, гапорая состоит из интегрального усилителя К1УТ401Б и каскада усиления мощностя иа Четырех транзисторах. Ячейка предназначена для связи с нс-полнительньши устройствами, расстатанными на входные сигналы + 24 В.

Ячейки операционных усилителей У2-АИ содержат два интегральных усилителя К1УТ402А многоцелевого назначения, схему регулируемого и нерегулируемого ограия-чения, а также элементы входаых цепей и цепей обратных связей усилителей. Ячейка является основным элементом при построении различного рода регуляторов..

Ячейка операционных усилителей У4-АИ имеет такое же назначение и исполнение, как и нчейка У2-АИ, но каждый интегральный усилитель дополнительно сиабяки в обратной связи бесконтактной ключевой схемой с использованием полевых транзисторов, с помощью которых при подаче команда осуществляется приведение к нулю выходного сигнала усилителей.

Ячейка фазочувствительиого выпрямителя ФВ-1АИ предназначена для преобразования сигналов переменного тока в яапря-женне постоянного тока с различной полярностью и может применяться совместно с сельсинами в следящих системах по положению, а также с сельсинными комаидраппа-ратами. В состав ячейки входят три интегральных усилителя, образующих схему фазочувствительиого амплитудного детектора, активного фильтра и выходаого каскада.

Ячейка задатчика интенсивности ЗИ-1АИ предназначена для преобразования ступенчатого изменения входного напряжения постоянного тока в линейно-зависимое от времен выходное напряжение, являющееся заданием регулируемого параметра. В ячейке применяются три интегральных усилителя, один из которых работает в режиме управляемого ограничения, второй -в режиме интегратора и третий - в режиме инвертора. Ячейка обеспечивает раздельную настройку темпа