Лекция №5

Цель лекции: Изучить порядок синтеза ЛСУ, элементный синтез, метрологический синтез, энергетический синтез, временной синтез, разделительный синтез.

Задачи лекции:

1. Порядок синтеза ЛСУ.

2. Выбор и обоснование каждого звена ЛСУ по предыдущим критериям.

Желаемый результат:

Студенты должны знать:

1. Порядок синтеза ЛСУ;

2. Выбор и обоснование каждого звена ЛСУ по предыдущим критериям.

Учебный материал Элементный синтез

Исходя из принятого технического задания, выбираются элементы или звенья ЛСУ по их размерности. Выбор ведётся справа налево.

Синтез начинается с ОУ.

К_в - конвейер винтовой, Q [кг/с];

Р – редуктор, ω [рад/с];

Д – двигатель, ω₁ [рад/с];

У – усилитель, U [B];

З – задающее устройство, U₂ [B];

МП_р – механический преобразователь, Р [Па];

ТД – тензодатчик, R_x [Ом];

НУ – нормирующий усилитель, U_н [В].

В качестве З можно использовать таймер, реле и микропроцессор.

Для постоянства массы в упаковке надо регулировать время упаковки. В этом случае обратную связь надо делать по параметрам, связанными со временем.

m[кг]=[кг/м²]*[м/с]*[с]*[м];

Это вариант четырёхконтурного регулирования по четырём параметрам: давление на поверхности конвейера (дозатор), скорость перемещающейся ленты, время насыщения, линейное перемещение ленты конвейера.

Регулирование может вестись по одному параметру, все остальные, при этом – постоянные. Если учесть, что нестабильность присутствует в любой ЛСУ, регулирование можно вести по всем четырём параметрам.

Выберем контур с изменением давления на поверхности конвейерной ленты, поскольку в качестве привода выбран электродвигатель. Регулировать будем скорость перемещения, а измерять – давление.

Метрологический синтез

На этом этапе создаётся по ТЗ метрологическая точность объекта управления. Метрологическая точность ОУ на входе определяется с помощью статической характеристики относительных единиц. Дальше рассчитывается погрешность всех звеньев ЛСУ, допустимый диапазон абсолютных значений параметров, который соответствует выбранной в ТЗ погрешности.

Энергетический синтез

Соседние по функциональной схеме звенья должны отвечать оптимальным критериям согласования нагрузок: выходная мощность предыдущего звена не должна быть меньше входной мощности последующего звена.

Пример:

Рассмотрим ЛСУ сыпучих материалов.

- К_в : 25 кг за 5 с, тогда

- Мпр: его кпд <1, тогда примем N=42Вт.

- ТД: на резисторе тензодатчика выделяется мощность

N=I²R_x=(10^-3)²·100=10^-4 Вт,

Где I – ток в цепи НУ,

R_x – предел измерения ТД.

Таким образом, задача ставится так: какой мощности нужно выбрать резистор ТД, чтобы при воздействии на него 42Вт механического усилия, он выдержал то воздействие.

Перед выбором ТД нужно выбрать подложку; после выбора подложки выбирается мощность ТД.

- НУ: мощность на выходе НУ может определяться 2-мя способами:

а) выбирается стандартный НУ; выходная мощность берётся из справочника, и под него выбирается АЦП, также его можно сделать самостоятельно.

б) предпочтительнее найти параметры предполагаемого АЦП и мощность выходного сигнала N=I·U, исходя из этого, выбираются или рассчитываются начальные условия: Вт.

- АЦП: поскольку в принципе АЦП, ЦАП задатчик находится внутри процессора, то вопрос энергетического подбора этих звеньев пропускается, энергетика определяется параметрами микропроцессора.

- Р: примем, с учётом потерь на тепло, N=43Вт.

- Д: примем N=45Вт.

- У: допустим, что в качестве Д выбран ИДПТ с независимым управлением, К_д =10, тогда при U₁ = 5В, К_у =5/10^-2 =500.

Таким образом, проведена вся цепь.