6.1 Исходные данные для разработки системы управления

Передаточная функция разомкнутой системы:

Задаются максимальные значения скорости и ускорения задающего воздействия g(t):

Тогда получим координаты рабочей точки в логарифмическом масштабе:

(36)

(37)

По номограмме Солодовникова (Рисунок 7) и заданным в первом этапе перерегулированию, колебательности и времени регулирования определяем частоту:

(38)

Далее определяем частоту среза:

(39)

Для того чтобы система была устойчива и отвечала заданным критериям качества, необходимо, чтобы через точку на оси абсцисс с координатой ЖЛАЧХ проходила с наклоном минус 20 дБ/дек до пересечения с асимптотами:

(40)

(41)

Рисунок 7 - Номограмма Солодовникова

Из построений можно определить передаточную функцию ЖЛАЧХ (рисунок 8):

где – коэффициент усиления ЖЛАЧХ.

(43)

6.2 Построение лачх корректирующего устройства

Применим последовательное корректирующее устройство (КУ).

Подключение аналогового корректирующего устройства возможно последовательно с усилителем, также в данной работе рассматривается современная программная коррекция.

ЛАЧХ КУ строится зеркальным отображением относительно желаемой ЛАЧХ.

ЛАЧХ КУ изображена на рисунке 8.

Из построений можно определить передаточную функцию ЛАЧХ КУ:

где – коэффициент усиления ЛАЧХ КУ.

Найдем :

20lg=-150, =0,00000001.

Перепишем выражение с учетом найденного значения :

(45)

Рисунок 8 – ЛАЧХ, ЖЛАЧХ системы, ЛАЧХ корректирующего

устройства

7 Расчет корректирующего устройства

Одним из методов коррекции стало применение программных корректирующих устройств на микропроцессорах (в данном случае используется программируемый блок управления шаговыми двигателями), применение которых позволяет варьировать параметры в широких пределах и быстро их изменять без внесения изменений в техническое исполнение системы.

Дискретная коррекция заключается в составлении программы коррекции на том языке, на котором работает микропроцессор («машинный» язык микропроцессора – Ассемблер, остальные языки программирования более понятны и удобны для человека, но не для процессора).

Для того чтобы составить программу коррекции необходимо получить характеристическое уравнение в реальном масштабе времени.

Произведем замены и выполним z – преобразование, согласно принятым допущениям:

(46)

(47)

(48)

Проведем z – преобразование, умножим и числитель, и знаменатель на z^-1 и получим передаточную функцию корректирующего устройства, которая примет вид:

(49)

Характеристическое уравнение:

(50)

Для составления программы, выражение представим в виде:

(51)

Микропроцессор выявляет отклонение полученного сигнала от желаемого, то есть необходимого в данный момент, и выдает команду на устранение этого отклонения.

Значения желаемого сигнала задаются в микропроцессоре в цифровом виде. Вычисления производятся в машинном коде.

;X – входной сигнал

;Y – выходной сигнал

i_port EQU 11h; номер порта для чтения

o_ port EQU 12h; номер порта для записи

A1 EQU -0,00000029; постоянные

A2 EQU 0,00000029; коэффициенты

B1 EQU 1; разностного

B2 EQU 1; уравнения

X0, X1 DB 0; выделение памяти под

;переменные X(k), X(k-1)

Y0, Y1 DB 0; выделение памяти под

;переменные Y(k), Y(k-1)

;т. о. вычисляем значение

;выражения

Y(K) = A1*X1+ A2*X2 +B1*Y1+ B2*Y2

start: ;метка начала цикла коррекции

in al, i_port; читаем из порта данные

mov X1, a1;

mul a1, A1; вычисление слагаемого A1*X1

mov b1, a1; сохранение результата в b1

; в результате имеем A1*X1 в регистре b1

mov a1, X2; вычисление

mul a1, A2; слагаемого A2*X2

add b1, al; и вычитание из предыдущего результата

; в результате имеем A1*X1+A2*X2 в регистре b1

mov a1, Y1; вычисление

mul a1, B1; слагаемого B1*Y1

add b1,a1; и вычитание из предыдущего результата

mov a1, Y2; вычисление

mul a1, B2; слагаемого B2*Y2

add b1, a1; и вычитание из предыдущего результата

; в регистре b1 имеем результат вычисления всего выражения

mov Y2,Y1; сохранение значений для

mov Y1, b1; следующего такта

mov X2,X1; сохранение значений для

mov X1, a1; следующего такта

out o_port, b1; вывод управляющего сигнала из b1

jmp start; зацикливание на начало программы

Блок схема алгоритма коррекции приведена на рисунке 9:

начало

Чтение входного сигнала и помещение его в

Вывод управляющего сигнала

конец

Рисунок 9 – Блок-схема корректирующего устройства

Вывод: были рассмотрены программные и аппаратные корректирующие устройства. Отличительной особенность аппаратных КУ является их высокое быстродействие. Однако при современных вычислительных мощностях персональных и промышленных компьютеров этот факт не является решающим. Наиболее важным на сегодняшний день является такой фактор как преемственность, или возможность безболезненного переноса КУ с одной системы на аналогичную. Перенос аппаратного КУ является затруднительным, т.к. все параметры такого КУ являются жесткими и даже при небольших отличиях систем становится непригодным. Программное КУ с этой точки зрения является предпочтительным. Переносимость с одной платформы на другую, легкость эксплуатации и поддержания работоспособности. Возможно легко изменять параметры программы коррекции, что позволяет использовать одну программу для нескольких аналогичных систем.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе проектирования локальной системы автоматического регулирования тепловым режимом электронных компонент была проведена следующая работа: подбор элементов, нахождение их передаточных функций и всей непрерывной системы в целом, расчет датчика обратной связи. Построение АЧХ и ФЧХ для определения прямых и косвенных характеристик САУ. Далее было произведено исследование САР на устойчивость. При исследовании были построены ЛАЧХ и ЛФЧХ, произведен расчет по критериям устойчивости Гурвица.

Так как дискретная система не удовлетворяла техническому заданию, была произведена ее корректировка. В качестве корректирующего устройства могут быть использованы как электродвигатель, RC – цепочка, так и управляющая программа на языке ASSEMBLER.. Поскольку в САР имеется микропроцессор, то для наиболее полного использования его возможностей, предпочтительней корректирующее устройство реализовать в качестве рабочей программы.

Таким образом, в результате проектирования была получена дискретная система автоматического регулирования тепловым режимом электронных компонент, удовлетворяющая требованиям, поставленным в техническом задании.

Список ИСПОЛЬЗУЕМОЙ литературы

1. Алексеев В.А., Арефьев В.А. Тепловые трубы для охлаждения и термостатирования радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Энергия, 1979.

2. Барабаш М.Б,, Новицкая Т.Н., Янковский В.Н. Влияние внешних воздействий на характеристики тепловых труб. - Вопросы радиоэлектроники, сер.ТРТО, 1979, вып.З

3 Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования., M.: Наука – 1972 г. -768 с.

4 Дикарева А.А., Мирская М.И. Справочник по радиоэлектронным приборам., М.: Энергия – 1989 г.-143с.

5 Иващенко Н.Н. Автоматическое регулирование., М.: Наука – 1973 г.-324 с.

6 Сорокин П.В. Вычислительные комплексы. М.: Высшая школа – 1992 г.-323с.

7 Топчеев Ю.И. Атлас для проектирования систем автоматического регулирования., М.: Машиностроение -1989 г.-752с.: ил.

8 Хвощ С.Т. Микропроцессоры и микроЭВМ в САУ: Справочник/ С.Т. Хвощ, Н.Н. Варлинский, Е.А. Попов; Под ред. С.Т. Хвоща. – Л: Машиностроение, 1987.