3. Реализация сар
3.1 Принципиальная электрическая схема сар. Общая характеристика основных элементов
Принципиальная электрическая схема САР представлена на рисунке 3.1. Она разработана на основе структурной схемы спроектированной системы регулирования. Передаточные функции регуляторов реализуются на базе операционных усилителей с дифференциальным входом. В схеме используются резисторы общего назначения типа МЛТ и конденсаторы типа К. Расчет элементов схемы приводится ниже.
Сигнал задания перемещения формируется с помощью сельсина. Сельсин-датчик с помощью измерительного редуктора механически соединён с валом двигателя, а электрически с сельсином приёмником. Угол рассогласования с помощью фазовыпрямительного устройства ФВУ преобразуется в сигнал обратной связи по перемещению.
3.2 Расчёт элементов контура регулирования якорного тока
Контур регулирования якорного тока состоит из адаптивного регулятора тока с эталонной моделью и задатчика интенсивности тока.
Схема адаптивного регулятора тока с эталонной моделью, реализованная на операционных усилителях, представлена на рисунке 3.2.
Рисунок. 3.2 – Адаптивный регулятор тока с эталонной моделью
Для непрерывного режима тока
Для прерывистого режима тока
Зададимся величиной
(допустим
),
тогда
где
-
постоянная интегрирования для непрерывного
режима тока.
Из стандартного
ряда E24 сопротивлений
принимаем
Найдем значение
сопротивления
по формуле, полученной с помощью
математических преобразований
Из стандартного
ряда E24 сопротивлений
принимаем
Сопротивления
и
Так как сумматор
на операционном усилителе А7 имеет
передаточное число 1, следовательно
сопротивления
принимаются равными
Передаточная функция (упрощенная) регулятора, реализованного на операцинном усилителе A8 имеет вид
.
Примем
,
тогда
.
Из стандартного
ряда E24 сопротивлений
выбираем
Сопротивление
Задатчик интенсивности тока ЗИТ строится на трех операционных усилителях (А9, А10, А11). Схема реализации задатчика интенсивности тока представлена на рисунке 3.3.
Рисунок.3.3 – Схема реализации задатчика интенсивности тока
Сопротивления R24, R22, R25, R26 принимаются одинаковыми и равными 20 кОм.
Исходя из того,
что
,
и принимая
,
найдем R23
.
Из стандартного
ряда сопротивлений Е24 принимаем
.
3.3 Расчёт элементов контура регулирования скорости
Схема контура регулирования скорости состоит из задатчика интенсивности скорости, фильтра, компенсирующего форсирующую составляющую регулятора скорости, и самого регулятора скорости. Схема контура регулирования скорости реализованная на операционных усилителях представлена на рисунке 3.4. Пропорционально-интегральный регулятор скорости реализован на операционном усилителе А5 (рисунок.3.5)
Рисунок. 3.4 – Схема контура регулирования скорости
Передаточная функция регулятора скорости
.
Рисунок. 3.5 - Схема реализации ПИ-регулятора скорости
Принимаем С3 = 1 мкФ, тогда
Из стандартного
ряда сопротивлений Е24 принимаем
.
Сопротивление
Сопротивление R10 найдем как
Из стандартного
ряда сопротивлений Е12 принимаем
Фильтр с передаточной
функцией
реализован на операционном усилителе
А4 (рисунок. 3.6).
Рисунок. 3.6 – Схема реализации фильтра
Передаточная функция фильтра
.
Пусть
.
И так как
,
то
.
Сопротивление
(из стандартного ряда сопротивлений
Е24).
На входе регулятора скорости устанавливается задатчик интенсивности скорости (ЗИС). Реализация ЗИСа аналогична реализации задатчика интенсивности тока (рисунок. 3.7). Задатчик интенсивности скорости ЗИС строится на трех операционных усилителях (А1, А2, А3).
Рисунок. 3.7 – Схема реализации задатчика интенсивности скорости
Сопротивления R1, R2, R4, R5 принимаются одинаковыми и равными 15 кОм.
Исходя из того,
что
,
и принимая
,
найдем
Из стандартного
ряда сопротивлений Е24 принимаем
Напряжение с выхода регулятора скорости не должно превышать 10 В, поэтому в обратную связь регулятора скорости ставится блок ограничения БО.