Исследование характеристик типовых звеньев систем автоматического регулирования. Линейное динамическое звено, страница 5

Типовые динамические звенья CAP могут быть смоделированы при помощи операционных усилителей. Термином "операционный" оговаривается способность усилителя работать в режиме математического преобразования аналоговых сигналов , имеющих широкий спектр частот от   f =0 и выше. Такой способностью обладают усилители постоянного тока с большим коэффициентом усиления и широкой полосой пропускания, охва- ченные глубокими отрицательными обратными связями. Функциональная схема операционного усилителя приведена на рис. 8.

Рис. 7. Характеристики колебательного звена

Рис.8.Функциональная схема операционного усилителя

Передаточная функция операционного усилителя

U_вых(p)                   Z₂(p)

    K(p) =               =  -                                       ,                         (47)  

U_вх(p)                        Z₁(p) + Z₂(p)

                                    Z₁(p)

K_y

гдe Z₁(p) - операторное сопротивление во входной цепи; Z₂(р)-операторное сопротивление в цепи обратной связи; К_y - коэффициент усиления самого усилителя.

В связи с тем, что величина К_y на несколько порядков больше величины      Z₁(р) и Z₂(p), часто пользуются упрощенным выражением передаточной функции

Z₂(p)

K(p) = -            .                                                                          (48)

Z₁(p)

В табл. 1 приведены выражения передаточных функций К(р) и сопротивлений Z₁(p) , Z₂(p) операционных усилителей, моделирующих различные типовые звенья CAP.

Таблица    1

Вид звена	Z1(p)	Z2(p)	K(p)	k	T	V
Безынерционное	R1	R2	-k	R2 R1	-	-
Инерционное	R1	R2(1/pC) R2+(1/pC)	K 1 + pT	R2    R1	R2C	-
Интегрирующее	R1	1 pC	- K P	1 R1C	-	-
Дифференцирующее	R1 + +(1/Pc)	R2	-  pk 1 + pT	R2C	R1C	-
Колебательное	R1 +pL+ +(1/pC)	1 pC	- k T2p2+2VTp+1	1		R1 *  (L/C)1/2 2

2. ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ

1.  Для исследования типовых звеньев CAP используется лабораторный макет, принципиальная электрическая схема которого приведена на рис. 9. Моделирование звеньев осуществляется с помощью операционного усилителя, в качестве которого  используется интегральная микросхема 1УТ531А с коэффициентом усиления  К_У = 5* 10⁴ .

Рис.9. Принципиальная схема лабораторного макета

На передней панели макета размещены:

- выключатель Вк для включения питания макета;

- переключатель П для переключения вида моделируемых звеньев;

- клеммы "Вход" для подключения генератора и электронного вольтметра;

-клеммы "Выход" для подключения осциллографа, электронного вольтметра и фазометра.

Положениям переключателя П соответствуют звенья; 1 -безынерционное, 2 - инерционное; 3 - интегрирующее; 4 -дифференцирующее; 5 — колебательное.

2. Электронный вольтметр переменного тока типа В3-47.

3. Генератор синусоидальных и прямоугольных колебаний низкой частоты типа ГЗ-36 А.

4. Электронный осциллограф типа С1-72.

5.Электронный фазометр типа Ф2-1.

3.  ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ