БАЛАКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИКИ, ТЕХНОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЯ
ФАКУЛЬТЕТ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ
КАФЕДРА УПРАВЛЕНИЕ И ИНФОРМАТИКА В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине
МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ТЕРМОРЕЗИСТОР
Выполнил ст. гр. УИТ-41
Сербаев В.В.
Принял преподаватель
Мефёдова Ю.А.__________
«____» _____________2004г.
2004
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
1 Назначение, принцип действия, конструкция 4
металлического терморезистора
2 Представление устройства в виде структурной схемы 10
3 Общие сведения об основных характеристиках СРП 11
4 Синтез интегральной передаточной функции СРП 15
Заключение 23
Список использованной литературы 24
ВВЕДЕНИЕ
Первый этап в развитии ТАУ был связан с управлением системами, состояние которых характеризуется поведением во времени t, некоторого набора конечного числа n-функций одной переменной t.
Подобные системы описываются обыкновенными дифференциальными уравнениями относительно Q(t) и называются системами с сосредоточенными параметрами (ССП).
Модели большего числа ОУ могут быть с достаточной для практических целей точностью отнесены к классу ССП.
Системы, состояние которых описывается формулами нескольких аргументов зависящих от времени, так и от пространственных координат получим название СРП.
ССП являются частным случаем СРП и используются для упрощения и решения задач на первом (нулевом) уровне. Но не все среды могут быть описаны такими уравнениями, в это главный недостаток систем с сосредоточенными параметрами.
Целью курсовой работы является синтез интегральной передаточной функции для объектов управления с распределенными параметрами. В ходе курсовой работы предлагается идентифицировать ДУ, определить континуальную передаточную функцию и нормирующую функцию, синтезировать интегральную передаточную функцию, построить ЛАЧХ и ФЧХ, аппроксимировать характеристики, получить выражение для оценочной интегральной передаточной функции.
1 Назначение, принцип действия, конструкция металлического терморезистора
Металлический терморезистор – электрический прибор, предназначенный для непосредственного измерения температурных параметров в различных средах.
Принцип действия основан на изменении сопротивления материала проводника в зависимости от его температуры (увеличение проводимости с повышением температуры).
Терморезисторы представляют собой металлическую проволоку или ленту, намотанную на жесткий каркас из изолирующего материала (кварц или др.). Конструкция представлена на рисунке 1, где: 1 – платиновая спираль, расположенная между двумя изоляционными слоями; 2 – керамика; 3 – вывод; 4 – внутренняя или внешняя крепежная трубка (платиновая); 5 – защитный кожух; 6 – защитный корпус (платиновый); 7 – вывод; 8 – керамическая трубка; 9 – платиновая проволока. Работают в комплекте с мотами измерительными, потенциометрами или логометрами.
Рисунок 1 – Конструкция металлического терморезистора (платиновый)
Рисунок 2 – Схема включения металлического терморезитора
Изменение сопротивления вследствие нагрева ΔR=RαRΔT создает измеряемое изменение напряжения v = ΔRi, где i – измеряемый ток (который ограничен величиной, составляющей несколько миллиампер, с целью снижения саморазогрева зонда). Поэтому, чтобы получить достаточно высокую чувствительность, необходимо использовать сравнительно большие сопротивления, что достигается уменьшением площади поперечного сечения проволоки (которое ограничено условием обеспечения механической прочности) и увеличением ее длины (которое ограничено допустимыми габаритами измерительной установки).
Электрический ток в металлах представляет собой движение свободных электронов. Идеальная кристаллическая решетка не создает сопротивления для их движения, и ее электрическое сопротивление равно нулю. Причиной сопротивления является неидеальная периодичность кристаллической решетки, которая обусловливается, с одной стороны, тепловыми колебаниями атомов, и, с другой стороны, нарушениями периодичности, или дефектами кристаллической решетки. Согласно классической теории, электрон (массой mс зарядом q), ускоренный электрическим полем Е, претерпевает столкновения, при которых его скорость каждый раз обращается в нуль. Обозначим через τ время релаксации - среднее значение интервала времени между двумя соударениями, через nC=1/τ - среднее число соударений в секунду. Уравнение движения электрона в направлении приложенного электрического поля
позволяет определить среднюю скорость перемещения электронов:
Если число свободных электронов в единице объема равно N, то плотность тока будет определяться уравнением
а удельное сопротивление выражается формулой
Все физические величины, влияющие на τ и, следовательно, на число соударений в секунду, влияют на удельное сопротивление.
Влияние температуры.Каждый атом кристаллической решетки (массой М) колеблется относительно своего среднего положения, и на него действует восстанавливающая сила Сх (х - отклонение от положения равновесия). Уравнение движения
позволяет
определить среднюю потенциальную энергию атома w =1/2Cx2и частоту колебаний
.
Характеристическая дебаевская температура θ определяется соотношением
где h=6,626*10-34 Дж*С - постоянная Планка, k=l,38*10-23 Дж*К-1 - постоянная Больцмана. Эта температура равна 375 К для Ni, 333 К для Сu и 240 К для Pt. При T>θ
Время релаксации τ обратно пропорционально х2, поэтому при T>θ
Но на самом деле в рассматриваемой области температур удельное сопротивление изменяется не строго линейно, что объясняется, в зависимости от конкретных условий, расширением кристаллической решетки с ростом температур и влиянием на т энергии электронов. При низких температурах (Т<<θ) удельное сопротивление не является квазилинейной функцией Т и уменьшается быстрее с падением температуры - обычно как Тn (n>1).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.