2.4 Выбор датчика заполнения

Датчик контроля наполнения трала дает возможность своевременно получать информацию о заполнении трала рыбой.

Технические характеристики датчика интенсивности:

• Частота датчика наполнения трала 40-43кГц;

• Дальность акустического канала 3000м;

• время отклика 10 мс;

• Время работы без подзарядки 72 ч.

Передаточная функция датчика заполнения:

3 Расчет датчика обратной связи

Технические характеристики датчика интенсивности:

• диапазон рабочих температур -30 с…+ 55◦С;

• импульс до 20 мс;

• время отклика 10 с;

• выходное напряжение 0…5В.

Выходной сигнал линейно зависит от интенсивности датчика (рисунок 4).

U,B

I, Вт/м²

Рисунок 4 – Статическая характеристика датчика интенсивности

Значение интенсивности датчика зависит от интенсивности лазерного пучка:

,

где I₀-интенсивность лазера (120 Вт/м²)

k-коэффициент поглощения=0,07,

,

- угол отклонения (0),

S- площадь проникновения,м².

Зависимость интенсивности датчика от интенсивности лазерного пучка представлена на рисунке 5.

Вт/м²

, Вт/м²

Рисунок 5 - Зависимость интенсивности датчика от интенсивности лазерного пучка

4 РАСЧЕТ ПЕРЕДАТОЧНОЙ ФУНКЦИИ САУ.ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМЫ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА СИСТЕМЫ

После преобразования функциональной схемы, представленной на рисунке 1,получим общую передаточную функцию для определения устойчивости системы:

(4)

где - передаточная функция микроконтроллера, ;

- передаточная функция лазера,;

- передаточная функция датчика интенсивности,;

- передаточная функция коммутатора цепи, ;

- передаточная функция источника питания, ;

- передаточная функция электропривода затвором,

- передаточная функция датчика температуры окружающей среды,

;

Общая передаточная функция с учетом передаточных функций элементов после упрощения примет вид:

Определим устойчивость системы по критерию устойчивости Гурвица. Для того чтобы система была устойчива необходимо и достаточно, чтобы все миноры определителя Гурвица были положительными.

Определитель составляется из коэффициентов характеристического уравнения системы.

Характеристическое уравнение системы имеет вид:

(5)

Составляем определитель Гурвица:

(6)

(7)

(8)

(9)

Так как выполняется требования к устойчивости по критерию Гурвица, следовательно, система устойчива, поскольку определители положительны.

Для того чтобы определить прямые оценки качества системы построим переходный процесс проектируемой системы.

Для построения графика переходного процесса, воспользуемся программной средой Matlab. Графическое представление переходного процесса представлено на рисунке 6.

Рисунок 6- Переходный процесс системы

Определяем прямые оценки качества:

• максимальное значение переходного процесса

• установившееся значение переходного процесса;

• время первого согласования ;

• время нарастания ;

• время регулирования ;

• перерегулирование .

Чтобы определить косвенные оценки качества системы необходимо построить амплитудно-частотную характеристику системы, для этого в передаточной функции заменим p=jω:

(9)

(10)

A(ω)

Рисунок 7- АЧХ

ω

Определяем косвенные показатели качества:

• амплитуда сигнала при нулевой частоте ;

• амплитуда сигнала при максимальной частоте ;

• резонансная частота;

• полоса пропускания Гц;

• показатель колебательности.

Проанализируем дискретную систему. Для чего найдем передаточную функцию дискретной системы, используя программную среду Matlab.

(11)

Характеристическое уравнение:

(12)

Определим устойчивость дискретной системы по критерию Шур – Кона.

Согласно данному критерию, если значение определителя с нечетным индексом меньше нуля, а с четным больше нуля, то система является устойчивой.

По уравнению запишем коэффициенты в виде определителя:

(13)

(14)

(15)

(16)

Дискретная система устойчива, так как выполняется условие по критерию устойчивости Шур-Кона.

Построим переходный процесс дискретный системы и периодом дискретизации Т0=30 с. График переходного процесса дискретной системы, выполненный в программной среде Matlab представлен на рисунке 8.

Рисунок 8 - Переходный процесс дискретной системы