Разработка измерительной части системы регулирования температуры
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
изойдет инверсия передаточной характеристики.
Интегральные компараторы
Интегральные компараторы представляют собой компараторы напряжения, выполненные по интегральной технологии, т.е. расположенные в одном корпусе. Достоинством таких компараторов является простота использования, возможность сравнения напряжения положительной и отрицательной полярности, высокое быстродействие. Ниже приведена типовая схема включения интегрального компаратора 521СА5:
Рис. 6 Типовое включение интегрального компаратора
Аналогово-цифровой преобразователь
Рис. 7 АЦП КР572ПВ2
При подключении трех внешних резисторов и пяти конденсаторов БИС КР572ПВ2 выполняет функцию АЦП, работающего по принципу двойного интегрирования с автоматической коррекцией нуля и автоматическим определением полярности входного сигнала. Цифровая информация на выходе представляется в семисегментном коде. Цифровой отсчет производится на 3,5-декадном индикаторе. Для повышения стабильности тактовой частоты может быть использован кварцевый резонатор, подключаемый между выводами 39 и 40, при этом элементы С5 и КЗ не используют. При работе от внешнего генератора тактовые импульсы подают на вывод 40, а выводы 38 и 39 не используют
Регулятор с отставанием по фазе
Передаточная функция регулятора имеет вид:
,
где ?о - нуль регулятора,
?р - полюс регулятора.
Для отставания по фазе необходимо, чтобы ?р<?0.
Частотные характеристики:
Рис.
Данный регулятор ослабляет высокие частоты (является фильтром низких частот) и вносит отрицательный сдвиг в диапазоне частот от ?р до ?0. Высокочастотная часть характеристики практически не отражается на свойствах системы, поэтому располагать полюс и нуль регулятора в высокочастотной области не целесообразно. Поэтому расположение ?0 и ?р в области средних частот может привести к потере устойчивости системы. Таким образом ?0 и ?р следует располагать в области низких частот.
Данный регулятор позволяет повысить запас устойчивости за счет уменьшения ?ср, не снижая статической точности. Если же для регулятора принять коэффициент усиления больше единицы, то можно повысить статическую точности не снижая запасы устойчивости.
Порядок выбора параметров регулятора:
Исходя из требований статической точности, определяем коэффициент усиления регулятора Кр . Строим ЛЧХ разомкнутой системы с учётом Кр.
Исходя из требуемого запаса устойчивости определяем желаемую частоту среза, при которой фазовый сдвиг равен .
Принимаем
Определяем полюс регулятора из условия
Регулятор с опережением по фазе
Передаточная функция регулятора имеет вид:
Для опережения по фазе необходимо, чтобы ?о<?р.
Частотные характеристики:
Рис.
Поскольку данный регулятор вносит положительный фазовый сдвиг, то ?0 и ?р следует располагать в области средних частот, что позволит повысить запас устойчивости. Одновременно, за счет увеличения ?ср, повыситься быстродействие системы.
Порядок выбора параметров регулятора:
Коэффициент усиления регулятора Кр определяем исходя из требуемой статической точности.
Строим ЛЧХ разомкнутой системы с учётом Кр .
Выбираем ?о вблизи ?ср .
Выбираем ?р таким образом, чтобы обеспечить требуемый запас устойчивости, используя график для ?m. При необходимости ?0 и ?р смещают в нужную сторону. При этом следует учитывать, что при увеличении расстояния между нулем и полюсом возрастает максимальный угол, вносимый регулятором.
Пропорционально - интегральный (ПИ) регулятор
Передаточная функция регулятора:
Частотные характеристики:
Рис.
ПИ регулятор можно представить как регулятор с отставанием по фазе, у которого полюс ?р=0. Соответственно свойства данных регуляторов близки. Они используются для улучшения статической точности системы. ПИ регулятор позволяет полностью исключить установившуюся ошибку.
Выбор параметров ПИ регулятора осуществляется также как и для регулятора с отставанием по фазе:
Из условия статической точности выбирается значение Кu .
Строим ЛЧХ разомкнутой системы с учётом Кu .
Определяется частота среза, для которой фазовый сдвиг составляет.
Принимается значение нуля
.
Вычисляется значение коэффициента Кп:
Пропорционально-дифференциальный (ПД) регулятор
Передаточная функция регулятора:
,
где - постоянная времени.
Частотные характеристики:
Данный регулятор позволяет осуществить коррекцию с опережением по фазе, т.е. позволяет повысить быстродействие системы или запас устойчивости.
Порядок выбора параметров ПД регулятора примерно такой же, как и для регулятора с опережением по фазе:
Из условия статической точности определяется значение Кп.
Строим ЛЧХ разомкнутой системы с учётом Кп.
Выбираем нуль регулятора ?о вблизи ?ср.
Проверяется запас устойчивости и при необходимости корректируется ?о.
Определяется коэффициент дифференциальной составляющей Кд:
.
Пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор
Передаточная