- •Лекция_5. Понятие об устойчивости сау. Содержание
- •Вопросы и задания
- •Вопросы и задания
- •Вопросы и задания
- •Расчеты статической ошибки εСт регулирования
- •Расчеты скоростной ошибки εСт регулирования
- •Выводы по расчетам статической и скоростной ошибок регулирования:
- •Вопросы и задания
- •Вопросы и задания
- •Вопросы и задания
- •Вопросы и задания
- •1.17. Принципиальные электрические схемы типовых регуляторов
- •Вопросы и задания
- •Вопросы и задания
- •Вопросы и задания
- •1.20. Коррекция линейных сау с помощью местных обратных связей
- •Вопросы и задания
- •Вопросы и задания
- •Вопросы и задания
Вопросы и задания
1. Какие типовые регуляторы используются в САУ ? Приведите их передаточные функции.
2. Как рассчитать частотные характеристики САУ с Д-регулятором, если известны частотные характеристики САУ без регулятора ?
3. Как изменяются графики ЛАЧХ, ФЧХ при введении в САУ Д-регулятора и как изменяются при этом значения косвенных показателей качества САУ – частота среза и запас по фазе ?
4. Как изменяется вид переходного процесса и значения прямых показателей качества при применении Д-регулятора ?
5. Назовите достоинства и недостатки Д-регулятора.
6. Какие существуют рекомендации по выбору типа регулятора для САУ ?
1.17. Принципиальные электрические схемы типовых регуляторов
Современные типовые регуляторы используют в качестве активного элемента операционный усилитель (ОУ). Основными достоинствами ОУ являются:
- простота расчета схем, в состав которых входит операционный усилитель;
- стабильность характеристик ОУ и схем на их основе;
- высокие параметры согласования ОУ с другими схемами – малый входной ток (пико- и микроамперы – 10-9…10-6), высокое входное сопротивление (единицы – десятки мегаом), низкое выходное сопротивление (единицы и доли ома);
- дешевизна ОУ.
ОУ представляет микросхему, у которой имеется минимум: два вывода, на которые подаются входные сигналы, один вывод выходного сигнала и два вывода двухполярного питания (рис.18.1). Возможны также выводы коррекции характеристик ОУ и вывод земли.
Вывод, потенциал на котором φП и выходное напряжение uВЫХ, имеют одинаковые знаки, называется прямым входом. А вывод, потенциал на котором φИ и выходное напряжение uВЫХ, имеют противоположные знаки, называется инверсным входом. При подаче сигнала φ на один из входов, второй должен быть заземлен.
Входным напряжением uВХюОУ ОУ является разность потенциалов прямого и инверсного входов:
uВХ.ОУ =φП – φИ
Коэффициент усиления ОУ очень велик
Из-за большого коэффициента усиления КОУ выходное напряжение uВЫХ достигает значения насыщения (около |Е-1| В) при малом значении входного напряжения . При таком малом значенииuВХ допустимо в расчетах принимать uВХ.ОУ ≈0, что существенно упрощает расчеты схем на базе ОУ.
Основная схема включения ОУ приведена на рис.1.58. Прямой вход ОУ заземлен через резистор RTK, поэтому потенциал прямого входа φП нулевой. В активном режиме работы ОУ, когда выходное напряжение uВЫХ изменяется прямо пропорционально входному напряжению uВХ схемы, входное напряжение ОУ uВХ.ОУ ≈0 и, поэтому, потенциалы обоих входов ОУ равны между собой: φИ =φП . Так как φП=0, то будет также φИ=0.
Рассчитаем по формуле метода двух узлов потенциал φИ инверсного входа:
(1.63)
После подстановки φИ=0 в (1.63) получим
где передаточная функция схемы:
(1.64)
Резистор температурной компенсации RTK служит для обеспечения температурной стабильности схемы. Сопротивление резистора выбирается из условия равенства активных проводимостей цепей протекания постоянного по прямому и инверсному входам
(1.65)
Схема П-регулятора приведена на рис.1.59. Расчеты П-регулятора:
Схема И-регулятора приведена на рис.1.60. Расчеты И-регулятора:
Схема ПИ-регулятора приведена на рис.1.61. Расчеты ПИ-регулятора:
Схема ПИД-регулятора приведена на рис.1.62. Расчеты ПИД-регулятора:
Расчеты регуляторов, реализованных на базе операционных усилителей, действительно являются простыми и основаны на использовании всего двух формул - (18.5) и (18.6).