Практическое задание №6

Изобразить соединения звеньев систем автоматического регулирования. Определить передаточные функции для различных соединений звеньев САР.

Решение

Различают последовательное, параллельное и встречно-параллельное соединение звеньев.

При последовательном соединении звеньев выходная величина каждого предыдущего звена является входной величиной для последующего звена. Передаточная функция равна произведению передаточных функций отдельных звеньев.

Параллельное соединение звеньев- это соединение, при котором входная величина является общей для всех звеньев. Передаточная функция равна сумме передаточных функций отдельных звеньев.

Встречно-параллельное соединение звеньев - в состав которого входит положительная или отрицательная обратная связь. Передаточная функция равна:

где «+» соответствует отрицательной обратной связи, «-»- положительной обратной связи.

Практическое задание №7

Составить функциональную схему для системы автоматического регулирования напряжения генератора постоянного тока.

САР напряжения генератора постоянного тока: 1-реостат; 2- электромагнит; 3- реостат настройки; 4- возвратная пружина.

Решение

Генератор постоянного тока приводится во вращение асинхронным двигателем. Нагрузкой генератора служит электрический двигатель Д . Составим структурную схему. В схеме объектом регулирования ОР является генератор постоянного тока Г, измерительным устройством Из.У- электромагнит 2 и возвратная пружина 4, регулирующим органом РО- реостат 1. Внешние возмущения могут создаваться за счет изменения момента нагрузки на валу двигателя, частоты вращения генератора и т.д. Рассмотрим в отдельности каждый элемент схемы и разобьем элементы на типовые динамические звенья.

1. Объект регулирования (генератор постоянного тока). Входной величиной Г является ток в цепи обмотки возбуждения ОВ2 , а выходной-напряжение U, снимаемое с зажимов генератора. Генератор для данной схемы представляет собой апериодическое звено, передаточную функцию которого можно записать:

2. Измерительное устройство (электромагнит с возвратной пружиной). Разбиваем измерительное устройство на две части: электрическую и механическую. Электрическая часть состоит из обмотки электромагнита 2 и реостата настройки 3.. Входной величиной является напряжение генератора U, а выходной ток , проходящий по цепи обмотки электромагнита 2. Электрическая часть представляет собой апериодическое звено, передаточную функцию которого можно записать:

Механическая часть состоит из якоря электромагнита 2, скрепленного с движком реостата 1 и пружиной 4. Входной величиной является ток , а выходной- перемещение движка S реостата 1. Механическая часть представляет собой колебательное звено, передаточную функцию которого можно записать:

3. Регулирующий орган (реостат 1). Входной величиной является перемещение S движка реостата 1, а выходной- сопротивление реостата, изменяющее ток возбуждения . Реостат 1 представляет собой безинерционное звено:

Зная структурную схему и передаточные функции, входящих в нее динамических звеньев, функциональную схему системы можно представить в следующем виде:

Практическое задание №8

Изобразить схему преобразователя напряжения в код (АЦП). Описать принцип функционирования схемы.

Решение

Они предназначены для преобразования аналоговой величины в цифровой код. По прин­ципу получения кода АЦП можно разделить на два типа: ступенчатого и разрядного кодирования. В ступенчатых АЦП код изменяется до требуемого значения ступеньками, поэтому их быстродействие ниже быстродействия АЦП разрядного кодирования. Под быстродействием здесь понимается время, которое требуется затратить на преобразование одной выборки входного сигнала в код. В АЦП ступенчатого типа для кодирования используется счетчик, который суммирует счетные импульсы.

На вход схемы преобразователя напряже­ния в код ступенчатого типа подается напряжение U_BX , которое с помощью времяимпульсного преобразователя ВИП преобразуется в электрический импульс. Длительность этого импульса прямо пропорциональна входному напряжению U_Bx- В период t_M действия импульса открыта схема совпадения и на вход двоичного счетчика поступают импульсы стабильной частоты от генератора импульсов ГИ. Состояние каждого триггера счетчика соответствует разряду двоичного числа (2°, 2¹ ,..., ). При поступлении на вход счетчика определенного числа N импульсов за время t_H триггеры счетчика принимают определенные состояния, характеризующие двоичное число, пропорциональное входному напряжению. Описанным способом формируется двоичный код, числовое значение которого пропорционально входному напряжению