Система управления положением бортового прожектора вертолёта (стр. 4 из 5)

Уравнение замкнутой системы:

.

Рис.17 Упрощённая блок-схема второго канала

Запишем окончательную передаточную функцию разомкнутой системы.

;

;

;

;

.

Так как

, то имеем колебательное звено. Учитывая что , можно пользоваться асимптотической ЛАЧХ колебательного звена.

Находим сопрягающую частоту

.

На рис. 18 представлены ЛЧХ нескорректированного второго канала.

Рис. 18 ЛЧХ нескорректированного второго канала

По ЛЧХ видно что нескорректированная система второго канала устойчива, но предъявленные к систем требования по качеству не выполняются. Кривая ЛАЧХ нескорректированной системы пересекает ось абсцисс на очень низкой частоте, вследствие чего система имеет очень высокое время регулирования. Путём моделирования нескорректированной системы в среде Matlab было установлено, что время регулирования больше 4 секунд.

Как и в случае с первым каналом, рассчитаем корректирующие звенья методом синтеза последовательной коррекции.

Построенная асимптотическая ЛАЧХ находится в приложении к пояснительной записке.

Ниже представлена вычисленная передаточная функция коррекции

.

На рис. 19 показаны ЛЧХ скорректированного второго канала.

Рис.19 ЛЧХ второго канала

На рис.20 показан переходной процесс для второго канала исследуемой системы.

Рис. 20 Реакция на единичный скачок второго канала

Было установлено:

;

.

Таким образом, можно сказать, что скорректированная система удовлетворяет всем предъявленным требованиям по качеству и быстродействию.

Рассчитаем корректирующие цепья для второго канала. Как и случае с первым каналом нам потребуется два одинаковых дифференцирующих звена и усилители.

Схема пассивного дифференцирующего звена показана на рис.12.

,

;

.

Пусть

, тогда

,

,

;

,

;

.

Рассчитаем дополнительный коэффициент усиления, требуемый для сигнала, ослабленного дифференцирующим звеном

.

Рассчитаем общий коэффициент усиления рассчитанного регулятора

.

Схемная реализация рассчитанного регулятора для второго канала будет такой же и как для первого канала и показана на рис. 13.

Распределим вычисленный коэффициент усиления регулятора по двум усилителям

.

4. Выбор датчиков

В качестве датчика для первого канала был выбран потенциометрический датчик угла Megatron MP20. Датчик показан на рис. 21.

Рис. 21 MP20

Параметры:

Технология – проволока;

Электрический угол поворота - 320

;

Диапазон сопротивлений – 1 кОм – 50 кОм;

Допуск на сопротивление -

;

Допуск на линейность -

;

Мощность – 0,8 Вт;

Диаметр корпуса - 22 мм;

Максимальный вращающий момент – 0,3

.

В качестве датчика для второго канала был выбран потенциометрический датчик угла Megatron AL1703/1903. Датчик показан на рис. 22.

Рис. 22 AL1703/1903

Параметры:

Технология – проволока;

Диапазон сопротивлений – 10 кОм – 100 кОм;

Допуск на сопротивление -

;

Допуск на линейность -

;

Число оборотов – 3.

5. Выбор элементов

5.1 Выбор операционных усилителей

Для построения усилителей, с обозначенными на рис.13 коэффициентами усиления К1, К2 были выбраны сдвоенные операционные усилители 140УД20А. они предназначены для использования в различных узлах радиоэлектронной аппаратуры – активных фильтрах, сумматорах, интеграторах и т.п. Использование сдвоенных ОУ позволяет экономить место на плате и облегчает разводку печатных проводников платы.

Основные параметры ИМС 140УД20А представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Напряжение питания, В
Входной ток, нА	<200
Усиление по напряжению,	50000
Максимальное напряжение на выходе, В
Входное сопротивление, Мом	>0,4
Максимальный выходной ток, мА	8
Минимальное сопротивление нагрузки, кОм	>2

Для построения выходных усилителей были использованы мощные сдвоенные операционные усилители OPA2544T фирмы “Texas Instruments”. Первый операционный усилитель усиливает сигнал для первого канала, а второй – для второго. При использовании этих ОУ отпадает необходимость в построении усилителей мощности на основе мощных транзисторов, следовательно, уменьшаются габариты проектируемой платы.

Основные параметры OPA2544T представлены в таблице 3.

Таблице 3.

Напряжение питания, В
Входной ток, пА	50max
Усиление по напряжению, дб	103
Максимальное напряжение на выходе, В
Максимальный выходной ток, А	2
Минимальное сопротивление нагрузки, Ом	10
Рабочая температура,

5.2 Выбор резисторов

Выбор резисторов производится из рядов по следующим параметрам:

По номиналу;

По мощности;

По допуску (разбросу номиналов).

Первый ОУ в обоих каналах включён по вычитающей схеме, показанной на рис. 23.

Рис. 23 Вычитающая схема включения ОУ

При этом должны выполняться следующие соотношения номиналов резисторов

;

.

При этом напряжение на выходе

.

Схема электрическая принципиальная показана в конструкторской части курсового проекта.

В соответствии с найденными коэффициентами усиления, были выбраны следующие номиналы сопротивлений резисторов:

;

;

;