6. Структурная схема системы и определение лах и лфх.

После выбора и расчета всех элементов системы составляется структурная схема. Для примера составим структурную схему системы с усилителем мощности (рис. 6.1).

Рис. 6.1

Полная передаточная функция некорректированной системы

,

где k=k_ЧЭk_дмk_уk_МУk_дk_ред.

Коэффициенты передач всех элементов известны, кроме kу усилителя. Он определяется из добротности системы по скорости

где – скорость отработки, а – заданная динамическая ошибка системы.

Логарифмические частотные характеристики строятся для разомкнутой следящей системы в виде асимптотических ЛАХ и ЛФХ .

Полученные характеристики приводятся в пояснительной записке

.

5. ВЫБОР И РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЕЙ ДЛЯ СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ

При выборе и расчете усилителей мощности рекомендуется использовать

Методические указания 2.

Усилители являются одним из основных элементов следящих систем и служат для усиления сигнала рассогласования по напряжению и мощности до величины, достаточной для управления ис­полнительным двигателем.

На практике принято разделять усилители на предварительные и усилители мощности. В качестве предварительных усилите­лей и устройств согласования чувствительных элементов и корректирующих цепей широкое распространение получили операционные усилители. Схемы включения их достаточно полно освещены в литературе.

В зависимости от типа исполнительного двигателя (переменного или постоянного тока) в качестве усилителей мощности могут применятся транзисторные, магнитные, тиристорные усили­тели и схемы с широтно-импульсной модуляцией.

5.1. Транзисторные усилители мощности

Для управления двигателями переменного тока типа ДИД часто используются двухтактные усилители мощности на транзисторах с трансформаторным выходом (рис.5.1).

Рис. 5.1

Расчет усилителя производится по упрощенной методике. Мощность, выделяемая в нагрузке, определяется напряжением и током управления двигателя

Колебательная мощность в нагрузке равна

где - коэффициент полезного действия трансформатора, ко­торый обычно равен .

Мощность рассеяния на коллекторе одного транзистора, работающего в режиме класса В равна

где - к.п.д. каскада в классе В ( ).

Зная , по справочнику определяется тип и мощность транзистора с учетом двойного запаса по максимальному напряже­нию и току, т.е. .

По характеристикам транзистора выбирается рабочая точка в режиме класса В с 30% запасом по , определяет­ся приведенное сопротивление нагрузки и коэффициент трансформации трансформатора . При необходимости подробный и полный расчет трансформатора можно найти в литературе [3]. Для уменьшения габаритов и массы усилите­ля часто используют усилители бестрансформаторные с непосредс­твенной связью. Схемы таких усилителей можно найти в литературе [7].

5.2. Магнитные усилители

Наряду с транзисторными усилителями в качестве оконечных каскадов, нагрузкой которых является обмотка управления двух­фазного асинхронного двигателя АДП, широко применяются двухплечевые магнитные усилители с общим выходом на переменном токе.

Пример схемы магнитного усилителя, имеющего две обмотки управления , и предварительного двухтактного каскада постоянного тока на транзисторах, работающих в классе В, приведен на рис.5.2.

Рис. 5.2

Основным недостатком магнитного усилителя следует считать его инерционность. Передаточная функция имеет вид

Выходная мощность магнитного усилителя пропорциональна напряжению и току управления двигателя . Для уменьшения инерционности коэффициент усиления по мощности МУ принимают не выше . Тогда постоянную времени усилителя можно определить по упрощенной формуле

где f - частота питающей сети.

Задавшись, определяется входная мощность магнитного усилителя . Далее, зная сопротивление обмотки управления , которая обычно составляет Ом, можно определить и коэффициент передачи магнит­ного усилителя по напряжению .

Полученные данные позволяют записать передаточную функцию магнитного усилителя и произвести выбор транзисторов (см. рис.5.2) предварительного каскада усиления. Так как обмот­ка управления магнитного усилителя включена последова­тельно с сопротивлением транзистора , то необходимо произвести уточнение постоянной времени . Сопротивление выбранного транзистора, работающего в классе В, определяется по вольтамперным характеристикам. В результате

Подробный расчет магнитного усилителя можно найти в лите­ратуре [2].