Другие предметы \ Локальные системы управления

Проектирование и разработка системы автоматического регулирования расхода сыпучих материалов, страница 4

Для данной САР дозирования сыпучего материала, выберем электротензорезисторный датчик типа ДСТБ-С-016. Особенностью таких датчиков является повышенная жесткость силоизмерительных элементов, малая инерционность, малогабаритность и небольшая металлоемкость конструкций. Кроме того, электротензорезисторные датчики практически не требуют специальных условий, которые бы препятствовали их широкому применению в промышленности.

Электротензорезисторные методы измерения основаны на использовании тензоэффекта, состоящего в изменении электрического сопротивления проволочной (фольговой, монокристаллической) решетки, наклееной (подвесной, навитой) на упругий элемент, при ее деформации под нагрузкой. Электротензорезисторные датчики основаны на существовании линейной зависимости между деформацией грузоприемного упругого элемента

и относительным изменением электрического сопротивления проволочного датчика

где s – тензочувствительность, определяемая экспериментально

Тензочувствительность является постоянной величиной для данного материала проволоки и в небольших пределах изменяется в зависимости от изменения геометрии решетки датчика.

Основными характеристиками датчиков являются: предел измерения от 0,001 до 200 тс, чувствительность, погрешности (0,1; 0,2; 0,5%) основные – линейность характеристики, вариация показаний, гистерезис; погрешности дополнительные – температурные влияния, фактор времени; допускаемые перегрузки; рекомендуемое напряжение питания; габаритные размеры (длина, высота, диаметр и др.), входное и выходное сопротивление; герметичность и др.


Датчики могут питаться переменным или постоянным током с напряжением до 3; 6; 12; 24 в.


Рисунок 5 -  Датчики тензорезисторные силоизмерительные:

а – общий вид; б – упругий элемент датчика; в – датчик типа ДСТБ-С-016

1 – мембрана;

2 – кольцо;

3 – корпус;

4, 5 – упругие элементы;

6 – обойма;

7 – четырехгранный разъем.

В конструкции датчика (рисунок 5, а) использованы два упругих элемента, при нагружении которых их диаметры по опорным поверхностям увеличиваются одновременно и на одинаковую величину. Такой механизм работы опорных поверхностей исключает взаимное трение звеньев по контуру, что способствует сохранению стабильности работы датчика и позволяет получить на одном датчике четырехплечий мост высокой чувствительности.

Упругие элементы (рисунок 5, а) 4 и 5 заключены в обойму 6. В таком виде чувствительный элемент устанавливается в корпус 3, имеющий мембрану 1, при помощи кольца 2, герметически закрывающую внутреннюю полость. Соединение с кабелем осуществляется через четырехгранный разъем 7. Датчик имеет температурную компенсацию.

Передаточная функция силоизмерительного тензорезисторного датчика имеет вид:

где

кк – передаточный коэффициент датчика

Тк – постоянная времени датчика

Выходная величина датчика: 0 – 10 В

Входное сопротивление сумматора равно 2000 Ом, таким образом в соответствии с законом Ома для постоянного тока ток с цепи сумматора равен:

 

Таким образом, происходит согласование датчика и сумматора

к = 10 В/m

m = 50 кг

к = 10/50= 0.2 В/кг

Т = 1/3tп = 1/3·0,05 сек = 0,017 сек

Подставляя полученные коэффициенты, получим:

4 РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМЫ

 


Рисунок 8 - Структурная схема системы

Передаточная функция разомкнутой системы будет иметь вид:

 

Передаточная функция замкнутой системы будет иметь вид:

Произведем оценку системы на устойчивость.

Устойчивость – это свойство системы возвращаться в исходный или близкий к нему режим после всякого выхода из него в результате какого-либо возмущения.

Оценку устойчивости проведем по критерию Гурвица.

Критерий Гурвица формирует условия устойчивости в виде определителя. Условие устойчивости по Гурвицу сводится к тому, чтобы при  все диагональные миноры главного определителя были также положительны.

Рассмотрим характеристическое уравнение разомкнутой системы:

Раскроем скобки:

Составим определитель:

Так как главный определитель и его диагональные миноры положительны, то необходимое и достаточное условия устойчивости системы выполняются.

5 ПОСТРОЕНИЕ ЛАЧХ СИСТЕМЫ


По передаточной функции разомкнутой системы построим ЛАЧХ системы с помощью программы MathCAD:

Рисунок 9 – ЛАЧХ нескорректированной системы


Построим переходный процесс по замкнутой системе с помощью MathCAD:

Рисунок 10 – Переходный процесс нескорректированной системы

По графику определим время переходного процесса:

Так как такие показатели не соответствуют техническому заданию, проводим корректировку.

6  ПОСТРОЕНИЕ ЖЛАЧХ СИСТЕМЫ, ЛАЧХ КОРРЕКТИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

Поднимем ЛАЧХ над осью  введением дополнительного усилительного звена с коэффициентом передачи  и производим построение желаемой ЛАЧХ.

Строим желаемую ЛАЧХ:

Желаемой - называют асимптотическую ЛАЧХ разомкнутой системы, имеющей желаемые (требуемые) статические и динамические свойства. Строится желаемая ЛАЧХ на основании требований к системе. Низкочастотная асимптота ЛАЧХ разомкнутой системы определяет статические свойства. Если передаточная функция разомкнутой системы имеет передаточный коэффициент  и порядок астатизма , удовлетворяющий требованиям, то низкочастотная асимптота желаемой ЛАЧХ является низкочастотной асимптотой неизменной части системы.

Скачать файл