4. Фильтр нижних частот

ФНЧ – апериодическое звено. Расчёт фильтра ведётся из условия пульсации выходного напряжения не более 5%.

, где

f - частота работы измерительного устройства на сельсинах.

Так как , то выберем значения R и C:

Пусть С=1 мкФ, тогда

Электрическая схема:

Рис.4: Электрическая схема ФНЧ.

5. Источники питания

Для питания измерительного устройства на сельсинах необходим источник питания с частотой 400 Гц и напряжением 110 В.

Для питания усилителя мощности необходим источник постоянного тока с напряжением 10В

3. Анализ динамики исполнительного механизма

Рассчитаем параметры исполнительного двигателя для структурной схемы.

Индуктивность якоря:

Электромагнитная постоянная времени:

Коэффициент момента:

Коэффициент противо-ЭДС:

Жесткость механических характеристик:

Механическая постоянная времени двигателя в режиме х.х.:

Механическая постоянная времени двигателя под нагрузкой:

, где

Анализ динамики:

Соотношение постоянных времени :

В режиме хх:

Под нагрузкой

В режиме хх при разгон описывается апериодическим звеном 2-го порядка:

_{, где}

_{- постоянные времени эквивалентных апериодических звеньев}

_{Перерегулирование при разгоне не превышает 5%. Время разгона можно приближённо оценить по формуле:}

В режиме разгона с нагрузкой при описание разгона и нахождение постоянных времени производится аналогично.

_{Перерегулирование при разгоне не превышает 5%. Время разгона можно приближённо оценить по формуле:}

3. Структурная схема. Анализ точности

По рассчитанным параметрам составим структурную схему и проанализируем точность, выберем предварительный усилитель для обеспечения заданной точности, если он необходим.

Структура системы имеет следующий вид:

Рис.5:Структурная схема системы

После выбора основных элементов и разработки схемы проверить систему на точность ,удовлетворяет ли она заданной точности. Точность обычно оценивают величиной ошибки в установившемся режиме работы. Она определяется несколькими факторами и может быть представлена в виде трех составляющих:

- методическая ошибка, вызванная действием задающего сигнала;

- методическая ошибка, вызванная действием возмущений;

- инструментальная ошибка, обусловленная погрешностями элементов системы;

- максимально допустимая величина ошибки.

Для оценки методических ошибок удобно воспользоваться структурной схемой и передаточными функциями по ошибке.

Передаточные функции системы:

Передаточные функции по ошибке от входного сигнала:

, где

- коэффициент усиления разомкнутой системы.

Если передаточную функцию по ошибке представить в виде ряда по возрастающим степеням , сходящегося при ,

то коэффициенты этого ряда будут определять отдельные составляющие ошибки, обусловленные величиной сигнала, скоростью его изменения, ускорением и т.д., и называются коэффициентами ошибок по положению, по скорости, по ускорения и т.д.

Вычислим коэффициенты путем деления полиномов передаточной функции:

Передаточная функция по ошибке от возмущения:

Вычислим коэффициенты путем деления полиномов передаточной функции:

Из этих выражений видим, что система обладает астатизмом первого порядка по задающему сигналу и является статической по возмущению (моменту нагрузки).

Условие обеспечения заданной точности позволяет рассчитать необходимый коэффициент усиления системы при отработке скачка скорости с постоянным моментом нагрузки:

откуда

Необходим дополнительный усилитель. Возьмем коэффициент дополнительного усиления К_д1 =103, тогда: