Статическая характеристика потенциометрических датчиков

Разомкнутые САУ

Сущность принципа разомкнутого управления заключается в жестко заданной программе управления. То есть управление осуществляется «вслепую», без контроля результата, основываясь лишь на заложенной в САУ модели управляемого объекта. Примеры таких систем : таймер, блок управления светофора, автоматическая система полива газона, автоматическая стиральная машина и т. п.

В свою очередь различают:

Разомкнутые по задающему воздействию

Разомкнутые по возмущающему воздействию)

12.Определить понятие "Передаточная функция"

Ответ:(Передаточная функция — один из способов математического описания динамической системы. Используется в основном в теории управления, связи, цифровой обработке сигналов. Представляет собойдифференциальный оператор

, выражающий связь между входом и выходом линейной стационарной системы. Зная входной сигнал системы и передаточную функцию, можно восстановить выходной сигнал.

В теории управления передаточная функция непрерывной системы представляет собой отношение преобразования Лапласа выходного сигнала к преобразованию Лапласа входного сигнала при нулевых начальных условиях.)

13)Вывести передаточную функцию последовательно соединённых звеньев

Ответ:(

Последовательное соединение Здесь выход предыдущего звена является входом в последующее. Пусть имеется N последовательно соединенных звеньев (рис. 12). Рис. 12. Последовательное соединение звеньев Начнем рассмотрение с последнего звена: , (43) далее . (44) Из (44) найдем : . (45) Подставляя (45) в (43), получим для двух последних звеньев: . (46) Распространяя этот подход до первого звена включительно, окончательно получим: . (47) Передаточная функция эквивалентного звена, представляющего N последовательно соединенных звеньев, равна произведению передаточных функций этих звеньев.

14)Вывести передаточную функцию параллельно соединённых звеньев

Ответ:( Параллельным соединением звеньев называется такое соединение, при котором на выход всех элементов поступает одно и то же воздействие, а их выходные величины алгебраически суммируются (рис. 13):

Рис. 13. Параллельное соединение звеньев

Введем обозначения:

^{– узел разветвления сигнала,}

^{– узел суммирования сигналов.}

Запишем уравнение движения в преобразованном по Лапласу виде:

Или

. (48)

Передаточная функция эквивалентного звена, представляющего N параллельно соединенных звеньев, равна сумме передаточных функций этих звеньев.)

15)Вывести передаточную функцию звена, охваченного обратной связью.

Ответ:( Звено, охваченное обратной связью.

Рис. 3.14. Структурная схема звена, охваченного обратной связью

Обратная связь чаще всего может быть отрицательной, когдаe(t)=x(t)-x_ос(t). Если разомкнуть обратную связь перед сравнивающим звеном, то получим цепь из двух последовательно соединенных звеньев, передаточную функцию этой цепи назовем главной: W_гл(p)=W(p)*W_ос(p).

Определим передаточную функцию замкнутой цепи – Ф(p)= . Схема (рис. 3.14) описывается уравнениями:

,

.

Подставим в первое уравнение второе, получим:

,

откуда

Ф . (3.48)

Плюс в знаменателе передаточной функции замкнутойсистемы

соответствует отрицательной обратной связи.

Таким образом, передаточная функция звена, охваченного отрицательной обратной связью, равна передаточной функции прямой цепи – W(p), деленной на единицу плюс передаточная функция разомкнутой цепи ( W_гл(p) ). В рассмотренных выше выражениях - оператор дифференцирования.)

16)Потенциометрический датчик. Устройство. Статическая характеристика

Ответ:(Потенциометрический датчик представляет собой переменный резистор, к которому приложено питающее напряжение, его входной величиной является линейное или угловое перемещение токосъемного контакта, а выходной величиной – напряжение, снимаемое с этого контакта, изменяющееся по величине при изменении его положения.

Потенциометрические датчики предназначены для преобразования линейных или угловых перемещений в электрический сигнал, а также для воспроизведения простейших функциональных зависимостей в автоматических и автоматических устройствах непрерывного типа.

Электрическая схема потенциометрического датчика

По способу выполнения сопротивления потенциометрические датчики делятся на

· ламельные с постоянными сопротивлениями;

· проволочные с непрерывной намоткой;

· с резистивным слоем.

Преимущества потенциометрических датчиков:

· простота конструкции;

· малые габариты и вес;

· высокая степень линейности статических характеристик;

· стабильность характеристик;

· возможность работы на переменном и постоянном токе.

Недостатки потенциометрических датчиков:

· наличие скользящего контакта, который может стать причиной отказов из-за окисления контактной дорожки, перетирания витков или отгибание ползунка;

· погрешность в работе за счет нагрузки;

· сравнительно небольшой коэффициент преобразования;

· высокий порог чувствительности;

· наличие шумов;

· подверженность электроэррозии под действием импульсных разрядов.

Статическая характеристика потенциометрических датчиков

Статическая характеристика нереверсивного потенциометрического датчика

Рассмотрим на примере потенциометрического датчика с непрерывной намоткой. К зажимам потенциометра прикладывается переменное или постоянное напряжение U. Входной величиной является перемещение X, выходной − напряжение Uвых. Для режима холостого хода статическая характеристика датчика линейна т.к. справедливо соотношение : Uвых=(U/R)r,

где R- сопротивление обмотки; r- сопротивление части обмотки.

Учитывая, что r/R=x/l, где l - общая длина намотки, получим Uвых=(U/l)x=Kx [В/м],

где К - коэффициент преобразования (передачи) датчика.

Очевидно, что такой датчик не будет реагировать на изменение знака входного сигнала (датчик нереверсивный). Существуют схемы чувствительные к изменению знаку. Статическая характеристика такого датчика имеет вид представленный на рисунке.

Реверсивная схема потенциометрического датчика

Статическая характеристика реверсивного потенциометрического датчика

Полученные идеальные характеристики могут существенно отличатся от реальных за счет наличия различного рода погрешностей:

Зона нечувствительности.

Выходное напряжение меняется дискретно от витка к витку, т.е. возникает эта зона, когда при малом входная величина Uвых не меняется.

Величина скачка напряжения определяется по формуле: DU=U/W, где W- число витков.

Порог чувствительности определяется диаметром намоточного провода: Dx=l/W.

Зона нечувствительности потенциометрического датчика