Выбор датчика
По выше изложенному материалу можно отдать предпочтение емкостному датчику. Так как эти датчики имеют высокую прочность, малую стоимость, которая обуславливается высокой распространённостью в природе, и имеют высокую скорость. Хотя, с другой стороны, емкостные датчики имеют высокую чувствительность, но применение этих датчиков предпочтительней при повышенной частоте питания (400Гц и выше).
Описание усилителя
Так как наша САР работает на постоянном токе, то нам подходят только УПТ. Выберем двухкаскадный однотактный УПТ (рис. 3).
Рис. 3
Он работает следующим образом. Источник Е и делитель R-R обес-печивают начальное смещение на базу транзистора VTI Начальное смещение на базу VT2 обеспечивается с помощью тока коллектора транзистора VT1 - J и с помощью цепи компенсации R-R. В схеме действует отрицательная обратная связь, которая обеспечивает стабильность выходного сигнала и позволяет получить при нулевом входном сигнале Uвых = 0. Ненулевое входное напряжение усиливается в k3 раз и на выходе получаем Uвых = kUвх
Коэффициент усиления k3 обеспечивается подбором элементов схемы.
Описание исполнительного механизма
Исполнительные механизмы обычно выполняют механическую работу, связанную с перемещением того или иного регулирующего органа.
В автоматических устройствах наибольшее применение получили электрические исполнительные элементы: электродвигатели и электромагниты различных типов, а также гидравлические и пневматические приводы. Кроме того, используются электромагнитные муфты фрикционного и индукционного типов.
Описание работы всей сар
На вход САР подается задание в виде электрического сигнала g. Ую задание сравнивается с величиной давления газа или жидкости в трубопроводе, которое с помощью датчика преобразуется также в электрический сигнал у. Сравнение происходит с помощью элемента сравнения. Сигнал ошибки, внешнего воздействия, усиливается и подается на гидравлический или пневматический привод. Тот изменят давление с помощью регулирующего органа на некоторое значение. Этот процесс длится до тех пор, пока у не станет равным g (wl = w2).
3. Расчетная часть
3.1. Уравнение передаточной функции всей сар
-
передаточная функция всей САР.
=
3.2. Характеристическое уравнение
T12T3P4 + P3 (T12 +T2*T3) + P2 (T2 + T3) + P + k1k2k3
0.352*0.018*P4 + P3 (0.352 + 0.25*0.018) + P2 (0.25 + 0.018) + P + 0.08*0.15*12 = 0
0,0022 * P4 + 0,127 * P3 + 0,268 * P2 + P + 0,144 = 0
3.3. Проверка устойчивости системы по критерию Рауса-Гурвица.
Возьмем характеристический полином:
Составим из коэффициентов этого полинома определитель:
Этот определитель имеет n строк и n столбцов. В главной диагонали оказываются последовательно все коэффициенты, кроме a0.
Условие устойчивости заключается в требовании положительности определителя Гурвица и всех его диагональных миноров.
Составим матрицу из коэффициентов характеристического полинома:
0,0022 * P4 + 0,127 * P3 + 0,268 * P2 + P + 0,144 = 0
где
a0 = 0,0022; a1 = 0,127; a2 = 0,268; a3 = 1; a4 = 0,144.
-
0,127
1
0
0
0,0022
0,268
0,144
0
0
0,127
1
0
0
0,0022
0,268
0,144
Определим диагональные миноры матрицы:
Все определители матрицы Рауса-Гурвица и коэффициенты ai полу-чились больше нуля, поэтому можно сделать вывод, что система устойчива.
В условия устойчивости в качестве их части входит требование положительности всех коэффициентов уравнения (необходимое условие устойчивости). Анализ устойчивости надо начинать с проверки этого простого необходимого, но недостаточного условия устойчивости. При его невыпол-нении, естественно, отпадает надобность в составлении и проверке остальных неравенств. Следовательно, так как а0 > 0, а1 > 0, а2 > 0, а3 > 0, а4 > 0 – необхо-димое условие выполняется,
1> 0, 2 > 0, 3 > 0, 4 > 0 – достаточное условие выполняется, то есть система по критерию Рауса-Гурвица устойчива..