Системы управления электромеханическими объектами. Система управления «магнитный усилитель – двигатель», страница 12

3. Амплитудный разностный режим формируется при питании модулированными по синусоидальному закону напряжениями. Режим характеризуется следующими зависимостями питания СКВТ:

                                                 (7.5)

Где a₃ ‑ заданный программным устройством угол поворота ротора. При таком питании статора снимаемое с синусной обмотки напряжение согласно формуле (7.1) будет иметь следующий вид:

т.е.

                                       (7.6)

Датчик работает как сравнивающее устройство: на роторной обмотке возникает э.д.с., амплитуда которой зависит по синусоидальному закону от сигнала рассогласования Da = a – a₃ (рис.7.3,б). Этот режим обеспечивает высокую точность отработки перемещений, задаваемых от управляющей ЭВМ (см. рис.7.3,а) без включения ЭВМ в контур следящей системы. Этот режим наиболее сложный, так как требует специального функционального синусно-косинусного преобразователя (sin ‑ соs ЦАП), который преобразует код заданного угла Na₃ в напряжения переменного тока u_сг и u_св, необходимые для питания статорных обмоток и являющиеся гармоническими функциями от a₃, согласно соотношениям (7.5). Такой функциональный преобразователь может быть выполнен на функциональных трансформаторах с достаточно высокой точностью и стабильностью преобразования.

Схема амплитудного семиразрядного (плюс знаковый разряд) преобразователя такого типа показана на рис.7.4. Этот преобразователь двухкаскадный (без учета знака), и в нем угол a₃ представляется в виде суммы двух углов a_з = a_з1 + a_з2, которые задаются своими двоичными кодами Na_з1 и Na_з2. Общий двоичный код Na_з представляется в виде конкатенации кодов Na_з1 и Na_з2, где Na_з1 ‑ четыре старших разряда кода, а Na_з2 ‑ три младших разряда. Тогда угол в пределах 180°, соответствующий значащим разрядам кода, представляется суммой

Рис. 7.3. Амплитудный разностный режим

,                                             (7.7)

где a₁ = 180°·2^-4; a₂ = 180°·2^-7 , а n₁ и n₂ ‑ числа, соответствующие двоичным кодам Na_з1 и Na_з2.

Применив формулу синуса суммы углов и имея в виду формулу (7.7), можно записать:

Так как cosa₂n₂  » 1 из – за малых значений a₂n₂.

Окончательно получаем

,                       (7.8)

Рис. 7.4. Функциональная схема sin ‑ соs ЦАП

В трансформаторном ЦАП формула (7.8) реализуется с помощью последовательного соединения (сложение напряжений) трансформаторов T_p2, который реализует слагаемое sina₁n₁, и T_p3, реализующего второе слагаемое cosa₁n₁tga₂n₂. Аналогично последовательным включением T_p2 и T_p4 реализуется формула для cosa₃. Таким образом, на выходе ЦАП получается два напряжения E₀sina₃sinwt и E₀cosa₃sinwt, служащие для питания обмоток статора СКВТ в этом режиме.

Описание лабораторного стенда

Структурная схема лабораторного стенда приведена на рис.7.5. Здесь представлены генератор синусоидальных колебаний Г; формирователь опорных напряжений ФОН; синусно-косинусный функциональный преобразователь, на который подается код Na₃ с клавиатуры пульта КЛ; переключатель режимов и коммутатор индикации, служащий для подключения вольтметра и осциллографа к контрольным точкам стенда.

Генератор и ФОН формируют два синусоидальных напряжения, сдвинутые на 90°, E₀sinwt и E₀coswt, которые с помощью переключателя режимов поступают на SC-ЦАП и СКВТ,

Переключатель режимов задает три режима работы СКВТ:

1) амплитудный индикаторный режим, в котором на главную статорную обмотку СКВТ подается напряжение E₀sinwt;

2) фазовый индикаторный режим, где на обмотки статора подаются питающие напряжения E₀sinwt ‑ E₀coswt;

3) амплитудный разностный режим, в этом случае питание СКВТ производится от синусно-косинусного ЦАП.

С помощью клавишного переключателя индикации к осциллографу и фазочувствительному вольтметру подключаются главная статорная обмотка (точка S), вспомогательная обмотка (точка С) и роторная обмотка (точка Р) (рис.7.5).