Дослідження сервоприводу з урахуванням нелінійності (стр. 6 из 15)
е) після зупинки штока ЕГРМ вимкнути тумблер
живлення електродвигуна і записатисвідчення годинника в таблиці 3.1–3.3. Перемкнути перемикач 
( 
) в положення 2 і по першому (другому) променю осцилографа визначити напругу на виході СМ, після чого встановити перемикач ( ) в положення 3 і по першому (другому) променю осцилографа визначити вихідний сигнал на воді ПМ. Всі свідчення занести в таблиці3.1–3.3;ж) здійснити установку годинника в нульове положення відповідною кнопкоюскидання годинника;
з) змінити знак на управляючої дії ЗП на протилежний і повторитипп. е-ж.
и) з певним інтервалом зміни управляючої дії повторитипп. в-к.
к) визначити значення кутових швидкостей обертання валу ЕГРМ, як відношеннякута повороту вихідного штока до проміжку часу замкнутого стануконтактів:
, (3.1)де
– фіксоване значення кута; 
– інтервал часу за який шток ЕГРМ при і-том управлінні здійснює поворот на фіксований кут 
. К ПМ = 3.Таблиця3.1Характеристики ЕГРМ в першому положенні перемикача
| № | Uзад, В | Uсум, В | Uпп, В |  , рад/с |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 2 | 0,5 | 1,11 | 1,5 | 0,075 |
| 3 | 1 | 2,31 | 3 | 0,152 |
| 4 | 1,5 | 3,5 | 4,5 | 0,3 |
| 5 | 2 | 4,9 | 6 | 0,4 |
| 6 | 2,5 | 6,27 | 7,5 | 0,455 |
| 7 | 3 | 7,47 | 9 | 0,465 |
| 8 | 3,5 | 8,67 | 10,5 | 0,48 |
| 9 | 4 | 9,9 | 12 | 0,471 |
| 10 | 4,5 | 11,13 | 13,5 | 0,477 |
| 11 | 4,95 | 11,57 | 14,85 | 0,48 |
| 12 | -0,5 | -1,55 | -1,5 | 0,009 |
| 13 | -1 | -2,75 | -3 | 0,063 |
| 14 | -1,5 | -4,04 | -4,5 | 0,153 |
| 15 | -2 | -5,3 | -6 | 0,27 |
| 16 | -2,5 | -6,77 | -7,5 | 0,35 |
| 17 | -3 | -7,9 | -9 | 0,41 |
| 18 | -3,5 | -9,2 | -10,5 | 0,45 |
Таблиця3.2 Характеристики ЕГРМ в другому положенні перемикача
| UЗ, В | UСМ, В | Uпп, В | Δt, с | δi, рад/с |
| 0,5 | 0,7 | 2,1 | 10,95 | 0,096 |
| 1 | 1,7 | 5,1 | 6,12 | 0,17 |
| 2 | 5,3 | 15,9 | 3,03 | 0,34 |
| 3 | 7,7 | 23,1 | 2,25 | 0,46 |
| 4 | 9,8 | 29,4 | 2,34 | 0,447 |
| 5 | 10,1 | 30,3 | 2,26 | 0,463 |
| -0,75 | -2,2 | -6,6 | 26,94 | 0,04 |
| -1 | -3 | -9 | 10,5 | 0,1 |
| -2 | -4,1 | -12,3 | 3,12 | 0,33 |
| -3 | -9 | -27 | 2,05 | 0,51 |
| -4 | -10 | -30 | 2,25 | 0,465 |
| -5 | -10,1 | -30,3 | 2,19 | 0,48 |
Таблиця3.3 Характеристики ЕГРМ в третьому положенніперемикача
| UЗ, В | UСМ, В | Uпп, В | Δt, с | δi, рад/с |
| 0,5 | 0,9 | 2,7 | 9,76 | 0,107 |
| 1 | 1,6 | 4,8 | 6,25 | 0,167 |
| 2 | 5,5 | 16,5 | 2,99 | 0,35 |
На малюнку 3.2представлена статичнахарактеристика суматораі розрахованийкоефіцієнтпередачісуматора.
Малюнок 3.2– Статичнахарактеристика суматора
Для трьох різнихположеньперемикача коефіцієнтвідповідно рівні:
Лінійна математичнамодель суматорамаєнаступний вигляд:
(3.2)Нелінійна математична модель має вигляд:
Коефіцієнт передачіпідсилювача потужності
На малюнку представлена швидкісна характеристика ЕГРМ і розрахований коефіцієнтпередачіЕГРМ, який рівний 0,02.
Получена передавальна функція має вигляд:
.3.1 Отримання частотних характеристик
Суть експериментального методу отримання частотної характеристики будь-якої динамічноїланки полягає в дослідженні його реакції на дію гармонійногосигналу вигляду:
. Для виконання експерименту необхідно виконати наступне:а) встановити перемикач
в положення 3, що відповідає підключенню виходу ГНЧ до входу СМ;б) встановити перемикач
в положення 1, що відповідає підключенню сигналу з виходу генератора до першого променя осцилографа, а перемикач 
– в положення 4, що відповідає підключенню сигналу з виходу потенціометра зворотного зв'язку ЕГРМ до другого променя осцилографа;в) за допомогою будівельних ручок, що знаходяться не передній панелі ГНЧ, встановитичастоту сигналу 0,02 Гц, а амплітуду сигналу підібрати так, щоб вона не потрапляла в зони не лінійності швидкісної характеристики ЕГРМ;
г) включити ГНЧ;
д) включити тумблер
, при цьому вихідний шток ЕГРМ повинен почати скоювати коливальні рухи певної амплітуди з частотою, рівній частоті вхідного сигналу. Оскільки до складу ЕГРМ входить інерційна ланка з великою постійною часу, то матиме місце фазовий зсув між вхідними і вихідними сигналами;е) по осцилографу визначити амплітуду вихідного сигналу, зсув фаз між сигналами і одержані результати занести в таблицю 3.4;
ж) змінити частоту вхідного сигналу на 0,02 Гц і повторити п. е.
Таблиця 3.4 Частотні характеристики ЕГРМ
 рад/с | A |  , град |
| 0,126 | 0,5268 | 136,33 |
| 0,25 | 0,4587 | 65,66 |
| 0,5 | 0,32 | 29,38 |
| 1 | 0,1724 | 10,83 |
| 2,01 | 0,087 | 4,39 |
На малюнках 3.3 -3.4представлені АЧХ і ФЧХ ЕГРМ
Малюнок 3.3– АЧХ ЕГРМ
Малюнок 3.4– ФЧХ ЕГРМ
4. Конструкторська частина
4.1 Проектування спеціалізованого обчислювача
В даній частині роботи буде проведений процес проектування спеціалізованогообчислювача.
В системі автоматичного позиціонування, що розробляється в даній роботі, регулятор буде виконаний на основі цифрового мікроконтролера, який повинен буде реалізовувати вибраний раніше закон управління. Для реалізації пропорційної і диференціальної складових потрібна інформація про положення керма управління. Пропонується функціональна схема, представлена на малюнку 4.1.
Малюнок 4.1 – Функціональна схема цифрового регулятора
ЗП – задаючий пристрій;
АК – аналоговий комутатор;
ПВХ – пристрій виборкихраніння;
АЦП – аналого-цифровий перетворювач;
МК – мікроконтролер;
ЦАП – цифро-аналоговий перетворювач;
ШІМ – широтно-імпульсний регулятор;
ШУ – шина управління.
4.2 Перетворювач алгоритмів управління для реалізаціїв спецобчислювачі
4.2.1 Аналіз алгоритмів управління
Вхідною інформацією для обчислювача є сигнали формувачазадаючого сигналу і шифратора приросту. Обидва сигнали є8-розрядним паралельним цифровим кодом.
Оскільки всі вхідні параметри алгоритму поступають безпосередньо з датчика і задаючого пристрою, то попередня обробка не потрібна. Принципи перевірки достовірності інформації з датчика не регламентуються і застосуються не будуть.
4.2.2 Розрахунок масштабуючих коефіцієнтів
Значення коду поступаючого з датчика, реєструючого переміщення, є 8-розрядним цифровим кодом, який характеризує величину лінійного переміщення керма управління. Згідно пункту 1, де була розроблена структурна схема системи позиціонування керма управління, значення сигналу зворотного зв'язку повинне бути зменшено в 1000 разів, відповідно виходячи з цього, цифровий 8-розрядний код поступаючий з шифратора приросту повинен бути помножений на коефіцієнт зворотного зв'язку:
.Дана операція буде виконана безпосередньо за допомогою мікроконтролера, при виконанні алгоритму реалізації заданих арифметичнихоперацій.
4.2.3 Оцінка реалізованої періоду дискретності
Заданий період дискретності складає
. Стандартна тактова частота мікроконтролера МК51 
, що використовується, отже, період імпульсів для таймера МК51 складе 
. Максимальний інтервал часу реалізовуваний таймером 
. Оскільки 
, то даний період дискретності може бути реалізований тільки апаратними засобами МК51 (таймер в 16-бітовій конфігурації рахункового регістра).