2.3 Выбор усилителя мощности

Выбор усилителя мощности производится по следующим показателям:

• вид входного и выходного сигнала, тип питания;

• требуемая мощность;

• надежность, независимость от внешних влияний (особенно коэффициента усиления), чувствительность, малые массогабариты.

Исходя из небольшой требуемой мощности и из условия Р_усил>2Р_ном, выбираем в качестве усилителя линейный усилитель на транзисторах типа К560УК2. Его паспортные данные:

• напряжение питания U_пит = 10 ± 20% В;

• допустимое входное напряжение U_вх = 10^-2–10 В;

• допустимый входной ток I_вх = 10^-4–10^-2 А;

• коэффициент усиления К_У = 10–10³;

• постоянная времени Т_вр = 0,001 с.

Принимаем коэффициент усиления равным 100.

Передаточная функция усилителя запишется в виде:

W_У(p) = К_У = 100. (16)

2.4 Выбор датчика

Существует несколько различных способов измерения величины электромагнитного поля. Все они основываются на измерении одной из двух его составляющей – электрической или магнитной. В последнем случае измерение может вестись по напряженности магнитной составляющей поля и по величине его вектора магнитной индукции. Выберем метод измерения электромагнитного поля через вектор магнитной индукции в силу его большего распространения и простоты.

Датчик магнитного потока представляет собой радиоантенну МА-2Д [3] со встроенным усилителем, настроенным на частоту электромагнитной помехи, исходящей от кабеля с током.

Технические характеристики датчика:

• чувствительность H_min = 0,01 мВб,

• коэффициент передачи К_дат = 2 В/Вб.

Передаточная функция датчика:

W_д = К_дат = 2. (17)

3. Деление лсу на изменяемую и неизменяемую части. Определение устойчивости

К неизменяемой части локальной системы управления отнесем типовые звенья, параметры которых физически изменить невозможно и передаточная функция которых по отношению к основному сигналу не равняется единице. Следовательно, к неизменяемой части относятся двигатель, редуктор и усилитель.

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

Для определения устойчивости системы необходимо найти передаточную функцию разомкнутой системы управления автомобилем, то есть системы без обратной связи, получаемой путем перемножения передаточных функций элементов прямой цепи:

, (18)

где К = К_уК_двК_р = 100∙125∙0,02 = 250,

Т_э = 0,02 с,

Т_м = 3,58 с.

Характеристическое уравнение системы будет иметь вид:

. (19)

Так как вычисление корней полученного уравнения 2-го порядка не представляет сложности, то устойчивость системы определим по виду корней характеристического уравнения:

λ₁ = -50, λ₂ = -0,28. (20)

Анализ устойчивости системы управления сводится к анализу расположения корней характеристического уравнения системы на комплексной плоскости: система устойчива по i-му частному решению, если корень левый и неустойчива, если корень правый. Так как действительная часть корней отрицательная, то все корни левые и следовательно система является устойчивой.

4. Построение логарифмических характеристик и их анализ

4.1 Построение ЛАЧХ

Для дальнейшего исследования системы с включенным МП, который является дискретным элементом, необходимо осуществить Ζ-преобразование передаточной функции системы. По таблице Z-преобразования находим Z-изображение передаточной функции (18) и домножаем его на фиксатор нулевого порядка :

, (21)

где Т₀=0,2 с – период дискретности, соответствующий возможностям выбранного микропроцессора.

Проведем ω-преобразование подставив в (21) , получим:

. (22)

Осуществим переход от W(ω) к частотному выражению передаточной функции через псевдочастоту λ путем замены ω = 0.5T₀jλ = 0,1jλ:

. (23)

По полученной передаточной функции строим асимптотическую ЛАЧХ системы от псевдочастоты . Построение начинаем с проведения через точку на оси ординат с координатой 20lg(9,2)=19,27 дБ прямой с наклоном минус 20дБ/дек до пересечения с частотой рад (Рисунок 2), где наклон увеличивается на минус 20 дБ/дек и становится минус 40 дБ/дек. Эти участки обусловлены влиянием электродвигателя. Наклон минус 40 дБ/дек сохраняется до частоты рад, где он еще увеличивается на минус 20дБ/дек и становится минус 60 дБ/дек. После частоты λ₂ наклон минус 60 дБ/дек сохраняется.