2 Выбор и расчет передаточных функций элементов системы

1. Выбор микропроцессора

При выборе МП кроме критериев технической, экономической и технико-экономической эффективности следует руководствоваться следующими соображениями:

1. допустимое время обработки информации;

2. высокая производительность МП, достаточный объем ОЗУ и ПЗУ;

3. наличие встроенных ЦАП и АЦП;

4. достаточно высокий уровень выходного сигнала ЦАП, для дальнейшего его использования без необходимости предварительного усиления;

5. возможность программной коррекции;

6. малое энергопотребление;

7. совместимость с другими микросхемами;

8. достаточно мощная и гибкая система команд МП;

9. возможность цифровой обработки аналоговых сигналов в реальном масштабе времени;

На основании вышеперечисленных критериев выбор был остановлен на микроконтроллере PIC 16F873, который осуществляет весь процесс управления, формирования интерфейса, аналого-цифрового преобразования и выполнения математических операций.

Выбранный микроконтроллер обладает необходимой производительностью, мощной и гибкой системой команд и управления обработкой информации, возможностью программной коррекции ЛСУ, имеет возможность обрабатывать аналоговый сигнал в режиме реального времени, благодаря встроенным АЦП и ЦАП.

Передаточную функцию МК принимаем равной единице.

W₁(p)=1

2. Выбор усилителя

В качестве усилителя выбираем бесконтактный тиристорный усилитель (оптосимистор ТО 12,5-40-8). Бесконтактный тиристорный усилитель- наиболее широко распространенное устройство, обеспечивающее бездуговое включение и отключение электрических цепей..

При подаче тока управления на управляющий электрод тиристора он открывается и подает сигнал на открытие стопорно-регулирующих клапанов. Клапана поднимаются увеличивая паровпрыск, что ведет к увеличению частоты вращения турбины. При снятии тока управления процесс идет в обратную сторону.

Передаточная функция для оптосимисторного реле имеет вид апериодического звена:

Коэффициент усиления к₂ выбираем из условия согласования тока нагрузки с током управления:

Постоянная времени элемента T =10^-6 c , тогда окончательно передаточная функция элемента имеет вид:

3. Выбор стопорно-регулирующих клапанов

Стопорно-регулирующие клапана для турбо-генераторов нашего типа выпускаются на Ижевском машиностроительном заводе.

Основные параметры стопорно-регулирующих клапанов: Номинальная мощность 1500 кВт

Время открытия, не более 1 мин

Передаточная функция для стопорно-регулирующих клапанов имеет вид апериодического звена: [8]

Коэффициент усиления к₃ выбираем из условия согласования мощности выходного сигнала усилителя с мощностью стопорно-регулирующих клапанов:

Постоянная времени Т элемента находится по следующей формуле :

Тогда окончательно передаточная функция элемента имеет вид:

4. Выбор датчика числа оборотов

Выбираем датчик ДТ-10-01.

Принцип действия датчика основан на изменении магнитной индукции катушки, при изменении зазора между ее сердечником и зубчатым гребнем ротора турбины. В результате чего образуется индуктивная ЭДС, в виде импульсного сигнала пропорционального числу оборотов на измеряемом объекте.

Датчик ДТ-10-01представляет собой инерционное звено.

Передаточная функция звена имеет вид:

Коэффициент передачи к выбираем из отношения напряжения на выходе датчика к количеству импульсов:

Постоянная времени Т₄=0,01 с, тогда окончательно передаточная функция элемента имеет вид: