Управление напряжением рентгеноскопической установки (стр. 6 из 13)
Рисунок 2.13– Переходная функция системы по возмущающему воздействию
Из рис. 2.13 видно, что время переходного процесса по возмущающему воздействию равно 8с.
Вторым рассмотрим влияние нестабильности питания на систему управления анодным напряжением в рентгеноскопической установке.
На рис. 2.14 показана структурная схема исследуемой системы.
Рисунок 2.14 – Структурная схема исследуемой системы
Передаточная функция системы имеет вид :
. (2.35)На рис. 2.15 показана переходная функция системы по возмущающему воздействию, которое подается на 5 секунде.
Рисунок 2.15– Переходная функция системы по возмущающему воздействию
Из рис. 2.15 видно, что время переходного процесса по задающему воздействию равно 6.5 с. Третье – влияние наводок на систему управления анодным напряжением в рентгеноскопической установке.
Передаточная функция системы имеет вид :
. (2.36)На рис. 2.17 показана переходная функция системы по возмущающему воздействию, которое подается на 5 секунде.
Рисунок 2.17– Переходная функция системы по возмущющему воздействию
Из рис. 2.17 видно, что время переходного процесса по возмущающему воздействию равно 4с. Теперь рассмотрим влияние всех возмущений на систему управления анодным напряжением в рентгеноскопической установке. На рис. 2.18 показана структурная схема исследуемой системы.
Рисунок 2.18 – Структурная схема исследуемой системы
Передаточная функция системы имеет вид :
. (2.37)На рис. 2.19 показана переходная функция системы по возмущающему воздействию, которое подается на 5 секунде.
Рисунок 2.19– Переходная функция системы по задающему воздействию
Из рис. 2.19 видно, что время переходного процесса по возмущающему воздействию равно 5с. Изучив полученные результаты, делаем вывод, что полученная система удовлетворяет заданным в ТЗ данным.
В данной работе был проведен анализ и синтез системы стабилизации скорости вращения паровой турбины. А также синтез цифрового корректирующего устройства с получением дискретной передаточной функции регулятора, статический и динамический расчет системы.
2.4 Экспериментальное определение коэффициента широтно-импульсного модулятора
Существуют несколько способов ввода аналоговых сигналов в цифровую систему, альтернативных аналого-цифровому преобразованию. Одним из них является формирование широтно-модулированных импульсов по аналоговому сигналу и измерение их длительности микропроцессорным устройством.
ШИМ-модулятор состоит из генератора треугольных импульсов, выполненного на операционном усилителе LM324N, и компаратора.
Мультивибратор – генератор с самовозбуждением – генератор пилообразных (треугольных) импульсов. Он формирует два вида импульсов – прямоугольные и треугольные (пилообразные).
Компаратор выполняет сравнение двух сигналов. Он предназначен для логического сравнения двух различных величин. В данном случае компаратор сравнивает сигнал с измерительного элемента – терморезистора, включенного в резисторный делитель и сигнал, полученный с мультивибратора
Широтно-импульсный модулятор – преобразователь медленно меняющегося входного сигнала в последовательность импульсов, характеризующихся постоянством амплитуды и периода при изменении длительности импульса.
Рисунок 2.20 – ШИМ-модулятор
Для того, чтобы определить
необходимо построить статическую характеристику. 
– связь длительности импульса и напряжения. 
– определение коэффициента широтно-импульсной модуляции.На рис.2.21 представлена статическая характеристика ШИМ – модулятора.
Рисунок 2.21 - Статическая характеристика ШИМ – модулятора
От 0 до 1.48 В у ШИМ – модулятора нечувствительная зона, с 1.48 В и до 2.96 В – линейный участок, а от 2.96 В – зона насыщения.
В нашей системе на ШИМ – модулятор подается напряжение и на выходе у него напряжение, поэтому
посчитаем исходя из функциональной схемы, изображенной на рис. 2.22. 
Рисунок 2.22 – ШИМ-модулятор
В данном разделе был произведен динамический расчет системы. Т.к характеристики системы не удовлетворяли ТЗ, то в систему был введен цифровой регулятор и рассчитаны его составляющие. Также рассмотрено влияние возмущений на систему, таких как пульсация, наводки и нестабильность напряжения в сети. Экспериментально был определен коэффициент широтно-импульсного модулятора, путем построения статической характеристики.
3.1 Подготовка алгоритмов управления к реализации на управляющем вычислителе
Данные на вычислитель поступают с двух источников. Первый,
, это задающее воздействие. Второй, 
, это анодное напряжение. В данной системе контроллер будет реализовывать ПИД- закон управления. 
(3.1) 
(3.2) 
(3.3) 
(3.4) 
(3.5) 
(3.6) 
(3.7) 
(3.8)Все величины представляют собой напряжение в диапазоне от 0. . .+5В. Коды данных величин поступают на микроконтроллер. Затем в ЦАП, потом на усилитель мощности. Мы получили алгоритм управления вычислителем с точки зрения управленца, теперь надо осуществить его программно. Мы можем посчитать сколько ячеек памяти нам нужно, т.е. объем. Переменные составляющие , такие как
, 
, записываем в оперативную память, а коэффициенты( 
, 
, 
, 
, 
) в постоянную память.3.2 Функциональная схема вычислителя
Вычислитель предназначен для преобразования и обработки информации, задающего и анодного напряжения в обратной связи. На входе вычислителя аналоговый сигнал в диапазоне 0 … + 5V, и на выходе получен аналоговый сигнал в диапазоне 0 … + 10V. Функциональная схема вычислителя представлена на рис. 3.1. 4 – ех разрядный аналоговый переключатель с декодером, который переключает выход с 1 из 2 аналоговых входов применяется для реализации управляющего преобразования аналоговой информации в АЦП. Номер данного входа определяется двоичным числом поданным на управляющий вход. Информация относительно действий в двоичном коде непосредственно идет от микроконтроллера. Десяти разрядный ЦАП преобразует 8 –разрядный дискретный код в аналоговый, с этой целью на двух младших битах ЦАП мы представляем землю. Это подразумевает, что в вычислитель должены входить: микроконтроллер, ЦАП, АЦП, мультиплексор и согласующий усилитель.
Рисунок 3.1 - Функциональная схема вычислителя
3.2.1 Функциональная схема и характеристики интерфейса микроконтроллера
В структуру микроконтроллера семейства MK51 входит: длина слова процессора 8 битов; генератор импульса часов; цепь управления и; таймеры - счетчики; цепь входа - выхода (параллельный и последовательные интерфейсы); блок обработки прерываний и т.д.
Через четыре запрограммированных параллельных порта вывода входа / выхода и один последовательный порт микроконтроллера соединяется с внешними устройствами. Цепь включения микроконтроллера К1816ВЕ51 представлена на рис. 3.2.