2. Регулюючий модуль р027

Структурна схема регулюючого модуля Р027 наведена в нижній частині рисунку 11.1. модуль містить функціональні вузли: демпфер 10, диференціатор 11, суматор каналу зворотного зв’язку 12, інтегратор 13, суматор пря­мого каналу 14, трипозиційне реле 15 та підсилювач потуж­ності 16.

Передавальні функції модуля разом з інтегруючим виконавчим механізмом описуються рівняннями:

• при ПІ-законі регулювання

(11.2)

• при ПІД-законі регулюванні

(11.3)

де T_S – час повного ходу ВМ (час сервомотору), с,

Модуль виконує наступні функції:

– демпфування (згладжування) сигналу неузгодження;

– введення заборони на керування навантаженням.

– формування вихідного імпульсного сигналу у відповідності з одним із законів регулювання: П-закону при охопленні блоку негативним зворотним зв’язком за положеннямВМ, ПІ- та ПІД-закони разом з ВМ постійної швидкості, дво- та трипозиційні;

– індикацію вихідного сигналу.

Вхідний сигнал неузгодження ε надходить від вимірюючого модуля до демпфера 10 (фільтра високих частот), в якому виділяється його математичне очікування (середнє поточне). З виходу демпфера сигнал надходить до диференціатора 11 і підсилювача прямого каналу 14. У вузлах 14, 15 і 12, 13 формується ПІ-закон регулювання за методом граничної системи.

ПІД-закон формується за структурною схемою автоматичного регулятора з неколивальною баластною ланкою (див. розділ 6.6), згідно з якою сигнал неузгодження  та його похідна ’, що формується в диференціаторі 11, надходять до ПІ-регулятора, виконаного за принципом граничної системи (рисунок 11.2), властивості якого були вивчені в розділі 6.

вузли 12, 13 (рисунок 11.1) реалізують інерційну ланку першого порядку ЗЗ для формування ПІ-закону регулювання. Інерційна ланка виконана як активний чотириполюсник з ОП в прямому ланцюгу і з інтегруючою RC-ланкою в ЗЗ (на відміну від пасивною RC-ланки ЗЗ в блоці Р21).

Рисунок 11.2 – Структурна схема ПІД-регулятора з неколивальною баластною ланкою

Як відомо, активними називаються пристрої з ОП, охопленими негативними ЗЗ. Їх перевага перед пасивними ланками полягає в тому, що їх вихідний сигнал є потужним і не залежить від величини опору навантаження.

ОП в системі приладів «каскад-2» виконані як інтегральні мікросхеми. Такі інтегральні ОП мають такі ж або навіть кращі технічні характеристики, ніж у модулів ОП системи «Каскад».

У вузлі 13 розташовані RС-елементи ЗЗ, що визначають властивості інерційної ланки. трипозиційне реле із зоною нечутливості і зоною повернення реалізоване у вузлі 15. У вузлі 16 міститься потужний вихідний каскад для управління пусковим пристроєм ВМ постійної швидкості, який має вихідні лінії Z1 з дискретними сигналами «Більше», «Менше».

В блоці є можливість підключення сигналу Х03, що разом з сигналом неузгодження ε буде перетворюватись за ПІД-законом, а також можливість подавати сигнал Х02, що буде перетворюватися за ПІ-законом.

Крім вихідного потужного дискретного сигналу, можна використовувати сигнал Z2 з виходу блока 15. ці сигнали відрізняються амплітудами: сигнал Z1 має амплітуду логічної одиниці =24 В, а сигнал Z2 змінюється синхронно з Z1 і має амплітуду =10 в.

Сигналом «зовнішнє керування» можливо вимикати вихідний каскад, тобто вимикати регулюючий прилад в цілому.

Принципова схема регулюючого модуля Р027 наведена на рисунку 11.4.

Суматор прямого каналу 14 побудований на ОП А2 з високоомними входами, охопленому НЗЗ через резистор R6 та конденсатор С3 (рисунок 11.4). До неінвертуючого входу ОП підключений демпфер 10 у вигляді аперіодичної ланки R2-C2, що фільтрує завади в сумі вхідних сигналів X01 та Х03. Постійна часу демпфера «τ_ДФ» регулюється потенціометром R2. На інвертуючому вході ОП А2 суматора підсумовуються вхідний сигнал Х2 та сигнал з виходу суматора каналу НЗЗ.

Диференціатор 11 побудовано на ОП А1 з високоомними входами. Сигнал до його входу надходить через диференціюючий конденсатор С2.

Постійна часу диференціювання τ_Д регулюється плавно потенціометром R10 («τ_Д») та дискретно замикачем Sl («×1», «×10», «Выкл»).

Трипозиційне реле 16 (трипозиційний тригер) виконаний на ОП А4, охопленому НЗЗ через нелінійний елемент на діодному мості V2, що формує зону нечутливості Δ блока. Величина Δ плавно регулюється потенціометром R15 («Δ»).

рисунок 11.4 – принципова схема регулюючого модуля Р027

Формування ПІД-закону регулювання виконується за допомогою функціонального НЗЗ модуля, що містить інтегратор, побудований на ОП А5, суматор каналу зворотного зв’язку, побудований на ОП A3 та ланцюг жорсткого НЗЗ інтегратора, що має паралельно з’єднані резистори R32 та R33 в положенні замикача S2 «×1» або резистор R32 в положенні «×10».

Постійна часу інтегрування τ_и регулюється плавно потенціомет­ром R20 («τ_и») та дискретно за допомогою замикача S2 («×1», «×10», «Выкл»).

Коефіцієнт передачі модуля α_П плавно регулюється потенціометром R37 («α_П»).

Тривалість інтегральних імпульсів t_И модуля регулюється плавно потенціометром R43 («t_И»).

Підсилювач потужності містить два канали, що спрацьовують при протилежних полярностях вхідного сигналу. Кожний канал скла­дається з блокінг-генератора, виконаного на транзисторах V6, V7 та транзисторів V10, V11, що працюють у ключовому режимі. Елементи R61, R62, V19, V20 призначені для захисту та обмеження струму в світлодіодах, розташованих на передній панелі блока, а елементи V12-V14 – для захисту транзисторів V10, V11 при індук­тивному навантаженні.

При подачі сигналу заборони на керування навантаженням блока бази транзисторів V6 та V7 блокінг-генераторів закорочуються з ОТ модуля, імпульси в колекторному ланцюгу блокінг-ге­нераторів будуть відсутні і вихідний сигнал Z1 буде дорівнювати нулю незалежно від значення вхідного сигналу модуля.