Исследование системы прямого цифрового управления с датчиком типа ЛИР-20

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

БАЛАКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИКИ, ТЕХНОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЯ

ФАКУЛЬТЕТ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

по дисциплине ЛСУ

Исследование системы прямого цифрового управления с датчиком типа ЛИР-20

Выполнил:

ст. гр. УИТ-52

Прахова Т.А.

Проверил:

Комлева О.А. ______

 « ___ » _______  2008г

2008

Данная работа подразделяется на два этапа:

1ЭТАП

Целью работы являются:

1.  Изучение принципа действия и условий формирования выходных сигналов унитарно-кодового датчика ЛИР-20.

2.  Знакомство с устройствами формирования ШИМ в системе прямого цифрового управления.

3.  Определить характеристик исполнительного двигателя в режиме ШИМ.

Исследуемая система прямого цифрового управления включает в себя ПЭВМ со встроенной платой цифрового ввода/вывода  ЛА-ТМР, усилитель-преобразователь, исполнительный двигатель, инкрементный датчик угла ЛИР-20, схему формирования сигнала направления вращения двигателя.

ПЭВМ совместима с IBM PC и содержит плату ЛА-ТМР. Плата является частью устройства связи с объектом и выполняет определенные задачи, присущие технологическим контроллерам. Через нее осуществляется обмен информации между ОУ и ЭВМ, и формирует ШИМ-сигнал. Она содержит:

-6 шестнадцатиразрядных счетчиков-таймеров Intel P82C54;

-высокостабильный кварцевый генератор с частотой 10 МГц;

-16 цифровых линий, организованных как 8 входов и 8 выходов;

-линии стробирования;

-2 независимые линии запроса прерывания для IBM PC.

На счетчик-таймер могут быть поданы сигналы с частотой 10 или 1 МГц.

УП является усилителем мощности с гальванической развязкой и обеспечивает преобразованием 2 сигналов сигнал, пропорциональный напряжению и позволяющий  осуществлять измерение направления вращения двигателя.

В качестве исполнительного двигателя используется двигатель Д-25Г.

Обратная связь осуществляется с помощью инкрементного датчика угла ЛИР-20. В основе которого лежит принцип фотоэлектрического сканирования штриховых растворов. На рисунке представлены временные диаграммы выходных сигналов датчика. Этот датчик обеспечивает сдвиг фаз между выходными сигналами А и В на четверть шага.

Датчик связан с двигателем через редуктор с передаточным числом i=24.

Структурная схема разомкнутой системы.

Учитывая что период дискретизации на несколько порядков меньше длительности переходных процессов в системе и шаг дискретизации достаточно мал (1/1000 оборота или 0,006 рад), можно рассматривать систему управления как непрерывную.

Пологая что постоянные времени усилителя-преобразователя (Т_УПс) и якорная постоянная двигателя Т_Яс. Примем передаточные функции элементов в следующем виде:

;

;

;

Для измерения скорости используется схема, представленная на рисунке. Штриховой линией выделены блоки, реализованные программно.

Т. о. положение  и скорость   можно вычислить:

где  =6.2 с

n – количество полученных от датчиков импульсов (24 импульса)

Воздействие задается как отношение Т_Р/Т_ШИМ=1.1/2.2=0.5, где Т_Р - время, в течение которого на выходе ШИМ формируется установлена единица (рабочий период); Т_ШИМ- период ШИМ.

Отрицательное значение обозначало бы, что вращение идет в обратную сторону.

Значение частоты ШИМ влияет на тепловые потери в якоре двигателя, которые определяются эффективным значением тока якоря. Поэтому при выборе частоты ШИМ для снижения эффективного значения тока необходимо исходить из требуемого соотношения между электрической постоянной времени двигателя и частотой ШИМ, которое должно подчинятся неравенству

С учетом приведенных ПФ элементов структурной схемы ПФ разомкнутой системы имеет вид:

где К= - коэффициент передачи разомкнутой системы

Сняв разгонную характеристику двигателя , учитывая принятую модель его математического представления, можно уточнить Т_ЭМ при выбранном значение ШИМ, в соответствии с тем, что:

где  - начальная скорость,  - изменение скорости за весь период переходного процесса. При t=T_ЭМ:

Переходный процесс:

Найдя на графике переходного процесса  и соответствующее ему значение времени t=3.2 , можно определить электрическую постоянную времени двигателя T_ЭМ

2 ЭТАП

Целью работы является:

1.  Изучение возможных вариантов построения систем прямого цифрового управления с датчиком перемещения ЛИР-20, сравнение вариантов.

2.  Расчет регуляторов системы прямого цифрового управления для разных вариантов структурной организации (одно- и двухконтурной систем).