Оценка погрешности и выбор датчика угла

Общая погрешность СНА состоит из суммы погрешностей контура управления, информационного канала и погрешности БМ.

Считаем, что погрешность распределяется между ними равномерно. Тогда

Погрешность контура управления принимается равной единице младшего разряда с трехкратным запасом. Обычно, ее вклад в общую погрешность очень мал. Поэтому ее часть распределяется на БМ.

Исходя из полученного бюджета погрешности для информационного канала и заданных рабочих углов, выбираем датчик угла (под датчиком угла понимается не только первичный преобразователь, а весь информационный канал).

В качестве датчики угла используется оптический датчик угла FPCOA23-01 компании «CODECHAMP». Его характеристики указаны в таблице 4.

Оптические датчики угла имеют жёстко закреплённый на валу стеклянный диск с оптическим растром. При вращении вала растр перемещается относительно неподвижного растра, при этом модулируется световой поток, принимается фотодатчиком. Абсолютные оптические датчики угла – это датчики угла поворота, в которых каждому положению вала соответствует уникальный цифровой выходной код, который наряду с числом оборотов является основным рабочим параметром датчика.

Найдем коэффициент передачи ИК:

 

Таблица 4. Характеристики оптического ДУ

Параметр	Значение
Номинальный внешний диаметр (мм)
Число разрядов угла кода
Погрешность	5”
Разрешающая способность	1,2”
Диапазон рабочих температур (°С)	-40 ÷ +100
Масса (кг)	0,05
Потребляемая мощность (Вт)

 

 

 

Определение параметров БУП

Как было уже сказано, БУП для разрабатываемой СНА имеет в своем составе регулятор (корректирующее звено), микроконтроллер, ЦАП и ИТУН. Структурная схема СНА с учетом БУП показана на рисунке 4.

 

Рисунок 4. Структурная схема СНА с учетом БУП.

Микроконтроллер, получая требуемую уставку угла и сигнал от ИК формирует значение требуемого угла поворота, подаваемое на ЦАП, получая требуемое значение угла формирует напряжение, подаваемое на вход ИТУН. ИТУН формирует нужный для обеспечения двигателем требуемого момента ток.

Передаточная функция ЦАП определяется его разрешающей способностью. Выберем ЦАП AD 7521 LN. Количество его разрядов равно 10. Минимальное напряжение на выходе – 100 мВ, максимальное – 10В. Тогда коэффициент ЦАП равен:

Передаточная функция ИТУН определяется коэффициентом:

Постоянные времени и коэффициент передачи для корректирующего звена будут найдены при расчету ЖЛАХ.

 

Синтез ЖЛАХ

В качестве управляющего сигнала выступает гармоническое воздействие:

Скорость изменения гармонического сигнала:

Амплитудное значение скорости изменения гармонического сигнала:

=0.5’/c

Гц

Амплитудное значение максимального отклонения:

В следящей системе с гармоническим задающим воздействием ошибка не должно превышать зададимся требуемой точностью:

Используя заданную требуемую ошибку контура, найдем :

Система должна выполнять перенацеливание антенны из любых положений и при любых возможных внешних воздействиях, то есть необходимо иметь запас по скорости.

Необходимо иметь пятикратный запас по скорости, поэтому следует увеличить на

Пересчитаем усиление контура с учетом запаса по скорости:

Тогда коэффициент передачи разомкнутого контура:

ЖЛАХ системы можно разделить на 3 участка:

1) Низкочастотная область ЛАЧХ определяет статическую точность системы (точность в установившихся режимах)

2) Среднечастотная область определяет запасы устойчивости по амплитуде фазе и, следовательно, качество системы с единичной обратной связью. Также, эта область определяет «грубость» системы, то есть низкую чувствительность показателей качества параметров звеньев.

3) Высокочастотная область ЛАЧХ, определяет фильтрующие свойства системы и незначительно влияет на динамические свойства системы. Лучше иметь больше ее асимптоты, что уменьшит требуемую мощность исполнительного органа и влияние высокочастотных помех, то есть подойдет +2 наклон.

На рисунке 5 показана полученная ЖЛАХ:

Передаточная функция разомкнутого контура для ЖЛАХ имеет следующий вид:

Определим параметры ЖЛАХ (постоянные времени).

Положение всей ЛАХ задается точкой пересечения первой асимптоты с осью нуля децибел. Этой точке соответствует частота, называемая базовой:

Далее делаем расчет исходя из показателя колебательности.

Показателей колебательности называется максимальное значение ординаты амплитудой характеристики замкнутой системы при начальной ординате равной единице, то есть относительная высота резонансного пика.

Для большинства следящих систем показатель колебательности 1,1-1,5 является вполне достаточным. Выбираем М=1,1

Тогда определяем постоянные времени и из следующих уравнений:

При этих постоянных времени мы получаем заданный показатель колебательности. Для обеспечения дополнительного запаса устойчивости проверим полученные постоянные времени на выполнение условий:

Для

Для

Где – частота, которая соответствует точке пересечения второй асимптоты с осью нуля децибел, то есть частота среза.

Проверим выполнение этих неравенств:

И значит условие для выполняется.

И значит условие для выполняется.

Коэффициент передачи регулятора равен: