6.2 Конструктивный расчет датчика эдс и звена компенсации
В аналоговых системах автоматического управления электроприводами реализация регуляторов и других преобразователей сигналов осуществляется на базе операционных усилителей.
Принципиальная
схема датчика ЭДС и звена компенсации
показана на рисунке - 11. Фильтр в канале
напряжения реализуется на элементах
,
,
.
Форсирующее звено в канале тока
реализуется на элементах
,
,
.
Операционный усилитель DА3
предназначен для суммирования сигналов
в датчике ЭДС, что осуществляется путем
суммирования токов
и
.
Звено компенсации выполнено на
операционном усилителе DA2.
Элементы входной цепи и цепи обратной
связи усилителя DA2
,
,
обеспечивают реализацию свойств
реального дифференциального звена.
Рисунок - 11 Принципиальная схема датчика ЭДС и звена компенсации
На
рисунке - 12 представлена структурная
схема для абсолютных величин токов и
напряжений, которая соответствует
принципиальной схеме, показанной на
рисунке - 11. При ее составлении было
принято, что сопротивления
и
одинаковы.
Рисунок - 12 Структурная схема датчика ЭДС и звена компенсации для абсолютных величин
От
структурной схемы для абсолютных величин
перейдем к структурной схеме для
относительных величин (рисунок - 13). На
данной схеме показаны относительные
коэффициенты датчиков напряжения и
тока. При переходе от абсолютных величин
к относительным величинам в передаточных
функциях входных цепей операционных
усилителей появляется сопротивление
.
В передаточных функциях цепей обратной
связи операционных усилителей появляются
обратные величины
.
Рисунок - 13 Структурная схема датчика ЭДС и звена компенсации для относительных величин
Сопоставляя структурные схемы, показанные на рисунках - 10 и 13, получим соотношения между параметрами математической модели датчика ЭДС и звена компенсации в относительных единицах и параметрами элементов принципиальной схемы.
Необходимые коэффициенты передачи обеспечиваются при выполнении условий:
1
1
Требуемые значения постоянных времени обеспечиваются при выполнении условий:
;
;
;
.
Из этих соотношений выразим и рассчитаем параметры элементов принципиальной схемы (сопротивления и емкости).
6,9
кОм
53
кОм
20
кОм
46,1
кОм
0,2
мкФ
4,7
мкФ
3,23
кОм
6.3 Конструктивный расчет регулятора тока
На
рисунке - 14 показана принципиальная
схема регулятора тока и его входных
цепей. Регулятор тока выполнен на
операционном усилителе DA1.
Последовательное включение в цепь
обратной связи усилителя DA1
сопротивления
и емкости
обеспечивает пропорционально-интегральный
тип регулятора. На входе усилителя DA1
суммируются три сигнала, приходящие по
каналам задания на ток, обратной связи
по току и по каналу компенсации ЭДС,
путем суммирования токов
,
и
.
В цепи задания на ток и в цепи обратной
связи по току установлены фильтры на
элементах
,
,
и
,
,
соответственно. Нелинейный элемент НЭ1
реализуется на стабилитронах VD1
и VD2.
Рисунок - 14 Принципиальная схема регулятора тока и его входных цепей
Рисунок - 15 Структурная схема регулятора тока и его входных цепей для абсолютных величин
На рисунке - 15 представлена структурная схема для абсолютных величин токов и напряжений, которая соответствует принципиальной схеме, показанной на рисунке - 14. При составлении структурной схемы предполагалось, что сопротивления и , а также и одинаковы. От структурной схемы для абсолютных величин перейдем к структурной схеме для относительных величин (рисунок - 16).
Рисунок - 16 Структурная схема регулятора тока и его входных цепей для относительных величин
Сопоставляя структурные схемы (см.рисунок - 9 и 16), получим соотношения между параметрами математической модели регулирующей части контура тока в относительных единицах и параметрами принципиальной схемы.
Для обеспечения единичных коэффициентов передачи в каналах задания тока, обратной связи по току и компенсации эдс должны выполняться условия:
1
Требуемые значения постоянных времени обеспечиваются при выполнении условий:
Выразим и рассчитаем параметры элементов принципиальной схемы
20
кОм
10
кОм
3,8
кОм
2
мкФ
5,3
мкФ
6,8
мкФ
2,2
кОм