II. Теоретические сведения

В любом следящем приводе можно условно выделить два канала

распространения сигналов:

1) канал управления (информационный канал), по которому

передаются сигналы управления с входа привода к объекту управления;

2) энергетический канал (силовая часть), по которому преобразуемая энергия распространяется от источника питания к объекту управления.

В канал управления типичного приборного следящего электрического привода (ЭСП) входят: датчик рассогласования с использованием синусно-косинусных или линейных вращающихся трансформаторов (СКВТ или ЛВТ), фазочувствительный выпрямитель, сглаживающий фильтр, усилитель постоянного тока, последовательное корректирующее устройство, суммирующее устройство, модулятор длительности импульсов, усилитель мощности, исполнительный двигатель и редуктор.

В энергетический канал входят: выходной каскад усилителя мощности, исполнительный двигатель и редуктор. Для обеспечения высокого коэффициента полезного действия, выходные каскады мостового усилителя мощности работают в ключевом режиме. Наиболее часто в приборных ЭСП используется симметричный закон коммутации транзисторов выходного каскада усилителя мощности. При этом законе транзисторы выходного каскада усилителя мощности, находящиеся в разных диагоналях мостовой схемы, коммутируются в противофазе.

Для обеспечения требуемых динамических свойств ЭСП используются последовательные корректирующие устройства, включаемые в цепь ошибки ЭСП и параллельные корректирующие устройства, включаемые в цепи местных обратных связей по скорости и по ускорению следящего вала. Местные обратные связи по скорости реализуются с помощью тахогенератора, соединенного с валом исполнительного двигателя. Сигналы параллельных корректирующих устройств суммируются с сигналом последовательного корректирующего устройства в суммирующем устройстве.

Для анализа функционирования и синтеза приводов с различными структурами разработана виртуальная лабораторная работа, позволяющая реализовать системы, управляющие положением и скоростью объекта управления, а также реализовывать различного вида корректирующие последовательные и параллельные устройства. Функциональная схема, имеющего возможности реализовать все выше перечисленные устройства, показана на рисунке 1.

Рис.1. Функциональная схема следящего привода

Здесь:

СКВТ – Д и СКВТ – П датчик рассогласования с использованием синусно-косинусных вращающихся трансформаторов (SKVT);

ФЧВ – фазочувствительный выпрямитель (DM)

СФ – сглаживающий фильтр (filter);

W_КУ – последовательное корректирующее устройство (Correction Arrangement)

∑ – суммирующее устройство;

К_У – коэффициент усиления (К_У);

МДИ – модулятор длительности импульсов (MDI);

ИНВ – инвертор;

УМ – усилитель мощности (Kym);

ТГ-П – тахогенератор (Ktg);

K_ПКУ, W_ПКУ – параллельное корректирующее устройство (Knky, Wnky);

М – двигатель (DPR52).

Здесь и в дальнейшем в скобках приведены обозначения, используемые в схемах моделирования.

Рис.2. Структурная схема привода с последовательной коррекцией

Рис.3. Структурная схема привода с параллельной коррекцией

Рис.4. Схема моделирования следящего привода

Измеритель рассогласования на двух СКВТ (датчика с коэффициентом трансформации 1 и приемника с коэффициентом трансформации 0,56)

Рис.5. Принципиальная электрическая Рис.6.Схема моделирования

схема Датчика рассогласования на СКВТ

На СКВТ подается входной сигнал низкой частоты (Angle) или меандр(Step), а также несущий высокочастотный сигнал (Source). Сигнал на выходе формируется перемножением этих сигналов. В схеме моделирования учтены коэффициенты трансформации и напряжение, равное 27В 400 Гц.

Фазочувствительный выпрямитель( ФЧВ)

Рис.7. Принципиальная электрическая схема Рис.8. Схема моделирования

фазочувствительного выпрямителя

Фазочувствительный выпрямитель представляет собой схему демодулятора с коэффициентом усиления равным 1.

Электрическая схема работает следующим образом. При подачи на вход ключевой микросхемы К1 положительной полуволны напряжения возбуждения вращающегося трансформатора датчика он открывается и шунтирует инвертирующий вход операционного усилителя DA. Ключ К2 при этом закрыт и напряжение с СКВТ – П поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя DA. При приходе отрицательной полуволны напряжения возбуждения СКВТ – П сигнал проходит по каналу инвертирующего входа DA. Модель ФЧВ состоит, из двух ключей, которые открываются при наступлении определенного условия, в данном случае это знак несущего сигнала (Source). Так для открытия первого ключа, необходимо положительное напряжение, для второго – отрицательное. Разница сигналов полученных таким образом, формирует сигнал на выходе фазочувствительного выпрямителя.

Диаграмма напряжений ФЧВ приведена на рисунке 9.

	Несущий сигнал (напряжение возбуждения СКВТ)
	Сигнал на выходе СКВТ
	Сигнал на выходе ФЧВ (однополупериодное выпрямление)
	Сигнал на выходе ФЧВ (двухполупериодное выпрямление)

Рис.9. Диаграмма напряжений ФЧВ

Сглаживающий фильтр ( СФ).

СФ на выходе демодулятора необходим для устранения несущей частоты и выделения полезного сигнала, несущего информацию об угле поворота.

В работе используется интегрирующий фильтр(2) и фильтр Бесселя (1) нижних частот третьего порядка с частотой среза 100Гц.

Фильтр Бесселя в отличии от апериодического фильтра обеспечивает наилучшее сглаживание входного сигнала за счет наличия более высокого порядка и небольшого фазового сдвига в области рабочих частот привода.