(926)274-88-54
Бесплатная доставка.
Бесплатная сборка.
График работы:
Ежедневно. С 8-00 до 20-00.
Почта: soft_hous@mail.ru
|
|
Звоните! (926)274-88-54 Бесплатная доставка. Бесплатная сборка. |
Ассортимент тканей График работы: Ежедневно. С 8-00 до 20-00. Почта: soft_hous@mail.ru |
  
|
Читальный зал --> Полупроводниковая схемотехнология 26. Электронные регуляторы 26.1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ Назначение регуляторов состоит в том, чтобы устанавливать и поддерживать на заданном уровне W (задающий параметр) определенную физическую величину X (регулируемую величину). Для этого регулятор должен определенным образом противодействовать воздействию возмущений. Принципиальная блок-схема простого контура регулирования представлена на рис. 26.1. Регулятор влияет на регулируемую величину X с помощью регулирующего воздействия У так, чтобы рассогласование регулирования W - X было возможно меньшим. Воздействующее на объект регулирования возмущение формально можно представить величиной помехи Z, аддитивно накладывающейся на задающий параметр. Ниже мы будем исходить из предположения, что регулируемая величина является электрическим напряжением и что объект настраивается электрическим способом. Поэтому можно использовать электронный регулятор. Простейшим примером такого регулятора служит усилитель, на вход которого подается отклонение регулируемой величины W - X. Если регулируемая величина X превышает заданное значение W, разность W - X становится отрицательной. Благодаря этому регулирующее воздействие Г уменьшается в соответственно увеличенном масштабе. Это уменьшение компенсирует разность W - X. В установившемся состоянии остаточное рассогласование тем меньше, чем выше коэффициент усиления Ar регулятора. Для линейной системы, представленной на рис. 26.1, справедливы соотношения У= ArUV- X) и X = As{Y+ Z). (26.1) Отсюда получаем выражение для определения регулируемой величины.Л: ArAs 1 + ArAs W + 1 + ArAs Z. (26.2) Понятно, что способность системы следовать за изменением задающего параметра dXfdW тем ближе к 1, чем выше коэффициент усиления цепи обратной связи: ArAs - d{W- X) (26.3) Переходная характеристика при возмущении dX/dZ тем ближе к нулю, чем больше коэффициент усиления Ar регулятора. Однако при этом следует учитывать то обстоятельство, что коэффициент усиления цепи обратной связи нельзя сделать сколь угодно большим, так как тогда неизбежный сдвиг фазы в контуре регулирования приведет к возникновению колебаний. С подобной проблемой мы уже встречались при рассмотрении вопросов коррекции частотной характеристики операционных усилителей. Задача регулирования заключается в том, чтобы, несмотря на указанные ограничения, обесцечить возможно меньшее рассогласование регулирования и хорошую переходную характеристику. С этой целью к линейному усилителю добавляют интегратор и дифференциал тор и получают таким образом вместо пропорционального регулятора {П-регуля-тора) ПИ- или ПИД-регулятор. Реализации такого регулятора с помощью электронных схем посвящены следующие раз., целы. 26.2. ТИПЫ РЕГУЛЯТОРОВ 26.2.1. П-РЕГУЛЯТОР П-регулятор-это линейный усилитель, фазовый сдвиг которого в частотном диапазоне пренебрежимо мал, а коэффициент Возмущающее Z воздействие Регулирующее воздействие
W Задающий ассогла сование Рис. 26.1. Блок-схема контура регулирования. П-регултор  %град усиления д в цепи обратной связи контура регулирования больше единицы. Примером такого П-регулятора является операционный усилитель с резистивной цепью отрицательной обратной связи. Для определения максимально возможного коэффициента линейного усиления Ар рассмотрим диаграмму Боде типичного управляемого объекта. Она представлена на рис. 26.2. На частоте / = 3,3 кГц отставание по фазе составляет 180°. На этой частоте отрицательная обратная связь превращается в положительную, или, другими словами, выполняется условие (18.3) возникновения автоколебательного режима. Выполняется ли к тому же и условие для амплитуд (18.2), определяется коэффициентом линейного усиления Ар. В примере, показанном на рис. 26.2, коэффициент усиления объекта \As\ на частоте 3,3 кГц составляет 0,01 = - 40 дБ. Если бы мы выбрали Ар = 100 = -f- 40 дБ, коэффициент усиления цепи обратной связи \д\ = = I у4р на этой частоте был бы равен 1, т.е. амплитудное соотношение для генератора выполнялось бы, и возникли бы незатухающие колебания с частотой 3,3 кГц. При у4р > 100 возникают колебания с экспоненциально нарастающей амплитудой. В случае < 100 возникают затухающие колебания. Вопрос заключается в том, насколько Рис. 26.2 Пример диаграммы Боде объекта с П-регулятором. нужно уменьшить Ар, чтобы получить оптимальный переходный процесс. Приближенная величина, определяющая затухание процесса установления колебаний, может быть получена непосредственно из диаграммы Боде в виде зашса. (устойчто-сти) по фазе а, представляющего собой оставаниспо фазе, которое на критической частоте/ еще не достигает 180°. Критическая частота-это частота, при которой коэффициент усиления цепи отрицательной связи I д I становится равным единице. Отсюда запас по фазе . - а = 180° - ф (/,) = = 180° - фх(Г,) + Фк(4)- (26.4) В случае П-регулятора по определению Фя(Л) = О, и мы получаем а = 180° - ф5(/Л. (26.5) Запас по фазе а = 0° обеспечивает незатухающие колебания, так как в этом случае удовлетворяются как амплитудное, так и фазовое условия генерации. Условие о = - 90° соответствует границе апериодического режима. При а х 65° на переходной характеристике появляется 4%-выброс. Время установления минимально. Этот запас по фазе для большинства практических случаев является оптимальным. На рис. 26.3 представлены осциллограммы. Рис. 26.3. Зависимость переходной характеристики от запаса по фазе при постоянной критической частоте Сверху вниз: а = 90°, а = 65°, а = 45°. иллюстрирующие различные случаи переходных процессов. В примере, представленном на рис. 26.2, запас по фазе фх на частоте /2 = 1 кГц составляет - 135° и коэффициент усиления объекта As = 0,1 = - 20 дБ. Если выбрать коэффициент усиления Ар П-регулятора равным -I- 20 дБ, то коэффициент усиления объекта на этой частоте будет равен 1, а запас по фазе составит 45°. Таким образом. Ар = 10-наибольшее значение, при котором еще получается приемлемый переходный режим. Нижнее граничное значение коэффициента усиления цепи обратной свя- зи составляет при этом д = AsAp = МО. С учетом формулы (26.2) находим для установившегося режима относительное отклонение регулируемой величины: W- X 1 Произвольно большой коэффициент линейного усиления может быть выбран лишь для таких объектов, которые ведут себя как фильтр нижних частот первого порядка, потому что для них запас по фазе на любой частоте превышает 90°. 26.2.2. ПИ-РЕГУЛЯТОР В предьщущем разделе мы показали, что коэффициент усиления пропорционального регулятора по соображениям его устойчивости не может быть сделан произвольно большим. Улучшить точность регулирования можно, увеличив коэффициент усиления цепи обратной связи на низких частотах (рис. 26.4). Понятно, что вблизи критической частоты частотная характеристика этого коэффициента не изменяется. Переходная характеристика, таким образом, остается неизменной. Остаточное рассогласование при этом равно нулю. <р,ера& Рис. 26.4. Пример диаграммы Боде объекта с ПИ-регу ля тором. 
ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку. Звоните! Ежедневно! (926)274-88-54 Продажа и изготовление мебели. Копирование контента сайта запрещено. Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы. |