Балаковский институт техники, технологии и управления

ФАКУЛЬТЕТ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

КАФЕДРА УПРАВЛЕНИЕ И ИНФОРМАТИКА В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему

САР НАПРЯЖЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Пояснительная записка

УИТС.ххх ххх.002 ПЗ

2000

Содержание

Задание		3
Введение		4
1 Выбор элементов системы и расчет передаточных функций		5
	1.1 Выбор микропроцессора	-
	1.2 Выбор генератора постоянного тока	-
	1.3 Выбор усилителя	6
2 Деление системы на изменяемую и неизменяемую части		7
3 Анализ линейной системы		-
4 Преобразование в дискретную систему		9
	4.1 Z-преобразование	-
	4.2 Анализ устойчивости дискретной системы	10
	4.3 Определение частотных характеристик дискретной системы	12
5 Построение ЖЛАЧХ дискретной системы		14
	5.1 Определение колебательности системы	-
	5.2 Определение границ интервала частот с наклоном ЖЛАЧХ минус 20дБ/дек	-
6 Сравнение характеристик линейной и дискретной систем		15
Вывод		-
Список используемой литературы		16

Задание:

Спроектировать САР напряжения генератора постоянного тока со следующими параметрами:

Номинальное выходное напряжение - 12В  10%;

Номинальный выходной ток - 30А;

Частота вращения ротора - 10007000 об/мин.

Рисунок 1 - Структурная схема САР.

МП – микропроцессор;

У – усилитель мощности;

Г – генератор постоянного тока;

U₃ - задающее напряжение;

U_ОВ – напряжение на ОВ генератора;

U_вых – выходное напряжение генератора.

Данная САР может применятся для стабилизации и регулирования напряжения бортовой сети автомобилей.

Система работает следующим образом:

Выходное напряжение с генератора поступает на микропроцессор и при отклонении его от заданного МП изменяет задающее напряжение в зависимости от знака отклонения. Это напряжение усиливается усилителем мощности и затем подается на ОВ генератора постоянного тока. За счет изменения напряжения на ОВ изменяется величина основного магнитного потока статора, в следствии чего производится регулирование выходного напряжения генератора и поддержание его в заданных пределах.

1 Выбор элементов системы и расчет передаточных функций

1.1 Выбор микропроцессора.

Чтобы поддерживать напряжение генератора неизменным при заданных параметрах системы, процессору не требуется высокая производительность, поэтому выбирается микропроцессор Z80 фирмы ZILOG. МП обладает низкой стоимостью, высокой надежностью, малой потребляемой мощностью от источника питания 5В, большим набором команд, полностью совместим с отечественной элементной базой микросхем серии ТТЛ и ТТЛШ.

Характеристики МП Z80:

Тактовая частота - 3.5МГц;

Быстродействие - 900тыс.оп/сек;

Напряжение питания - 5В;

Номинальный потребляемый ток - 0.05А;

Рассеиваемая тепловая мощность - 1.25Вт;

Разрядность шины данных - 8 бит;

Разрядность шины адреса - 16 бит;

Выходной ток лог. «0» - 20мА;

«1» - 10мА;

Выходное напр. лог. «0» < 0.8В;

«1» > 2.4В.

Передаточная функция микропроцессора:

(1)

1.2 Выбор генератора постоянного тока.

Выбирается генератор постоянного тока Г8, который сможет обеспечить требуемые параметры системы.

Технические характеристики генератора Г8:

Мощность - 440Вт;

Ном. напряжение - 12.5В;

Ном. ток - 35А;

Ном. частота вращения ротора - 1800об/мин;

Макс. частота вращения ротора - 7000об/мин;

Электрическое сопротивление ОВ - 9 Ом;

К-т передачи по напряжению - 5;

Постоянная времени ОВ - 0.02с.

Передаточная функция генератора по напряжению:

(2)

1.3 Выбор усилителя.

Выбирается линейный усилитель исходя из следующих критериев:

Входное напряжение (макс) - 3В;

Выходное напряжение (макс) - 12В;

Входной ток - 100мкА;

Выходной ток (макс) - 2А;

К-ты усиления: - по напряжению - 3;

- по току - 20000;

- по мощности - 60000.

Малый входной ток усилителя выбран с учетом возможной установки у него на входе корректирующего звена, для согласования выходного сопротивления звена с входным сопротивлением усилителя.

Передаточная функция линейного усилителя по напряжению:

(3)

2 Деление системы на изменяемую и неизменяемую части

К неизменяемой части системы относятся генератор и усилитель, т.к. их параметры физически изменить невозможно.

К изменяемой относится микропроцессор, потому что его передаточная функция зависит от управляющей программы и может изменяться.