Методика построения имитационной модели передаточной функции на операционных усилителях.

Передаточная функция операционного усилителя W_ОУ ( р ) с параллельной отрицательной обратной связью, равна отношению импеданса цепи обратной связи Z_ОС ( р ) к импедансу входной цепи

Z_ВХ ( р ) с оператором « р « - преобразования Лапласа в виде:

W_ОУ ( р ) = Z_ОС ( р ) / Z_ВХ ( р )

Это очень облегчает формальный переход от заданной передаточной функции объекта к его имитационной модели на операционном усилителе, если известны импедансы входной цепи и цепи обратной связи операционного усилителя.

Обычно в качестве этих цепей используются последовательное или параллельное соединение R и C элементов.

Итак рассмотрим в качестве примера заданную передаточную функцию интегрирующего элемента W_ЗАД ( р ) = К/ р .

Импеданс резистора R в операторной форме равен Х_R( р )= R , а

Импеданс ёмкости С ( как комплексное сопротивление) равен

Х_С ( р )= 1/ рС

Если на вход операционного усилителя включить резистор R , а в цепь его обратной связи ёмкость С, то передаточная функция операционного усилителя будет равна:

W_ОУ ( р ) = 1 / RCр= К / р , где К=1 / RC

Для получения численных значений К необходимо значение R подставлять в Омах, а значение С в фарадах.

Допустим К задано равное 1/ 10 . Тогда, задавшись значением R= 10⁷ ом, нужно выбрать значение С = 10^-6 Фарады = 1 микрофарада и их произведение будет равно 10 сек!

Билеты к коллоквиуму по первой теме.

В билетах два вопроса по лекциям и одна задача на практические и лабораторные занятия.

Ответ на вопросы и правильное решение задачи дают отличную оценку.

Сдача не в назначенное время или пересдача билета снижают его оценку!

Билет №1.

1. Какими новыми формами и методами обучения отличается данный курс и в чём его преимущество перед старыми?

2.В чём коренные причины Чернобыльской аварии и как они устранялись?

Задача: : Возьмите идеальный усилитель с коэффициентом усиления К=1 и охватите его положительной обратной связью с величиной обратной связи К_ОС. Напишите передаточную функцию замкнутой системы и исследуйте её устойчивость при изменении К_ОС от 0 до 1.

Билет №2.

1.Какие модели используются в Теории Познания и в нашем курсе ?

2.Почему Человечество не может жить без ядерной энергетики и в чём её опасность?

Задача: Приведите передаточную функцию нейтронной кинетики ЯР на малых уровнях мощности ( без обратных связей).

Билет №3.

1.Как развивались производительные силы человечества и методы управления ими?

2.В чём сущность понятия « Системный подход» и его происхождение?

Задача: Докажите, что в передаточной функции разомкнутой системы её характеристическим уравнением устойчивости является равенство нулю

знаменателя передаточной функции ?

Билет №4.

1.Почему проектирование и эксплуатация должны представлять единую систему, как голова и туловище?

2.Что нового внесло МАГАТЭ в теорию и практику безопасности АЭС?

Задача: Нарисуйте в тетради 4 типовых ЛАЧХ и охарактеризуйте их с точки зрения влияния на них промышленной помехи А=1В, f = 50 гц

Билет №5.

1.Какуюю роль играют микропроцессорные системы в развитии кибернетических систем?

2. Что такое устойчивость, критерии устойчивости и кто их разработал?

Задача: Исследуйте запас устойчивости по фазе системы 1+10р /р

методом Найквиста с помощью ЛАЧХ.

Билет №6.

1.Чем отличаются между собой статика, кинетика и динамика реактора?

2.Цели и задачи развития СКУЗ ЯР для АЭС различных поколений.

Задача: Исследуйте запас устойчивости по фазе системы

1 / (1+ р ) ( 1+ 10р)

методом Найквиста с помощью ЛАЧХ.

Билет №7.

1.Почему Россия обогнала США в мирном использовании ядерной энергии?.

2.Какова должна быть обязательная последовательность действий при системном подходе?

Задача: Исследуйте запас устойчивости по фазе системы

10 ( 1+10р)/ р

методом Найквиста с помощью ЛАЧХ.

Билет №8.

1.Почему дифференциальные уравнения нейтронной кинетики реактора для вывода их передаточной функции нужно упрощать и линеаризировать?

2.Чем опасная мгновенная критичность и почему реактивность нужно обязательно измерять в долях _ЭФФ ?

Задача: Исследуйте запас устойчивости по фазе системы

1 / ( 1+ 10р )²

методом Найквиста с помощью ЛАЧХ.

Билет №9.

1. Почему цепная реакция принципиально не может начаться без запального источника нейтронов и какие виды этих источников применяются при пуске реакторов?

2. Расскажите по картинке о физических элементах цепной реакции.

Задача: Исследуйте запас устойчивости по фазе системы

( 1+ р)/ ( 1+ 10р)²

методом Найквиста с помощью ЛАЧХ.

Билет №10.

1. Почему в курсе СКУЗ ЯР для анализа и синтеза нужно использовать математические модели?

2. Чем принципиально отличается кибернетика от автоматики ?

Задача: Исследуйте запас устойчивости по фазе системы

1/ р ( 1+ 10р);

методом Найквиста с помощью ЛАЧХ

Билет №11.

1.Почему развитие кибернетики тесно связано с развитием микропроцессорных систем?

2.Сформулируйте Ленинскую формулу Теории Познания и необходимость её применения в учебном процессе.

Задача: Исследуйте запас устойчивости по фазе системы

1 / ( 1+ р ) ( 1 + 10р)

методом Найквиста с помощью ЛАЧХ

Билет №12.

1.Как рождалась и развивалась техническая кибернетика на западе.

2. Почему для управления ЯР используется нейтронная, а не тепловая мощность и какими детекторами она регистрируется?

Задача: Исследуйте запас устойчивости по фазе системы

( 1+ р ) / р²

методом Найквиста с помощью ЛАЧХ

Билет №13.

1.Почему в передаточной функции ЯР используется относительное отклонение мощности от заданной, а не её абсолютное значение?

2.Чем отличается микропроцессорный контроллер от вычислительной машины?

Задача: Исследуйте запас устойчивости по фазе системы

10/ р²

методом Найквиста с помощью ЛАЧХ

Билет №14.

1.Что такое жизненный цикл системы управления и из каких этапов он состоит?

2.Почему Человечество не может существовать без ядерной энергетики в 21 веке?

Задача: Исследуйте запас устойчивости по фазе системы

10 ( 1+10р )/ р методом Найквиста с помощью ЛАЧХ

Билет №15.

1.Почему проектирование и эксплуатации СКУЗ ЯР должны представлять единое целое?

2.Почему реактивность в системах управления ЯР нужно обязательно использовать на АЭС в долях b_ЭФФ ?

Задача: Исследуйте запас устойчивости по фазе системы р / ( 1+ 0,1 р )

методом Найквиста с помощью ЛАЧХ

Билет №16.

1. Почему оператор СКУЗ ЯР должен давать приращения мощности задатчиком не более 5% ?

2.Почему при анализе устойчивости по Найквисту нужно обязательно пользоваться упрощенными ЛАЧХ, а не численными расчётами?

Задача: Постройте на операционных усилителях систему управления вида

1/(1+ р ) ( 1+ 10р)

Билет №17.

1.Почему при анализе устойчивости САР нельзя давать возмущения реактивности более 0,05 b_ЭФФ ?

2. Какой типовой элемент ЛАЧХ лучше использовать для борьбы с промышленными помехами 50 гц?

Задача: Постройте на операционных усилителях систему управления вида

10 ( 1+10р )/ р

Билет № 18.

1. Что такое понятие « Астатизм « в САР, его преимущество и недостатки?

2. Зачем линеаризуют уравнения нейтронной кинетики ЯР при выводе его передаточной функции и как это делают?

Задача: Постройте на операционных усилителях систему управления вида

р / ( 1+ 0,1 р ) ;

Билет № 20.

1. Почему в контуре САР используют не идеальное дифференцирующее звено, а реальное фазо - опережающее и чем оно отличается от идеального?

2.В чем причина перехода на АЭС четвертого поколения в СКУЗЯР с жестко запаянными схемами на программируемые микропроцессорные системы? Ведь надёжность программ очень низкая?

Задача: Постройте на операционных усилителях систему управления вида

1 / ( 1+ р ) ( 1 + 10р )

Билет № 21.

1. Что такое Системный Подход к проектированию и эксплуатации и почему его обязательно нужно соблюдать? Откуда он взялся?

2. Почему в 1986г причины аварии в Чернобыле строго засекречивались, а сейчас о них говорят спокойно?

Задача: Постройте на операционных усилителях систему управления вида

1/ р ( 1+ 10р);