Исследование цифровой системы на устойчивость
Как известно, непрерывная система устойчива, если все корни ее характеристического уравнения лежат в левой полуплоскости. При исследовании дискретных систем вместо р используется новая переменная z = 
. Конформное преобразование z = 
отображает левую полуплоскость плоскости р в область, ограниченную окружностью единичного радиуса на плоскости z, при этом мнимая ось отражается в саму эту окружность [1]. Следовательно, для того чтобы системы была устойчива необходимо и достаточно, чтобы корни характеристического уравнения лежали внутри единичной окружности.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КП–220401–12. РШ–00.00.00.00. ПЗ ----- |
Рис. 65. Проверка устойчивости ЦСАУ
Как видно из рис. 65, все корни характеристического уравнения лежат внутри единичной окружности, следовательно, проектируемая цифровая система устойчива.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КП–220401–12. РШ–00.00.00.00. ПЗ ----- |
Рассматривая функциональную схему устройства (рис. 51), можно сделать вывод о количестве необходимых компонентов для реализации цифровой САУ.
Представим список необходимых компонентов:
1) Плата Управления;
2) Силовой модуль;
3) датчики (3 типа);
4) ЖКИ - дисплей;
5) Радио модуль.
9.1. Плата.
Для проектируемой ЦСАУ рационально использовать плату Freeduino Through-Hole на базе микропроцессора ATmega1280 datfsheet т.к. она подходит к нашему т.з., простата в использовании, не большая цена.
Технические характеристики:
Микроконтроллер: ATmega1280 datasheet
Цифровые порты ввода/вывода: 14 портов (из них 6 с ШИМ-сигналом)
Аналоговые порты ввода: 6 портов
ППЗУ 16 K из них 2 К используются загрузчиком
ОЗУ (SRAM): 1 Кбайт
ПЗУ (EEPROM): 512 байт
Тактовая частота: 16 МГц
Интерфейс с ПК: USB
Питание от USB, либо от внешнего источника, выбор с помощью перемычки
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КП–220401–12. РШ–00.00.00.00. ПЗ ----- |
Рис. 66. Freeduino Through-Hole.
Силовой модуль.
Будем использовать Motor drive – силовой модуль управления двигателями.
Технические характеристики
· напряжение питания на приводы: +4.5...+ 12 В;
· напряжение сигналов управления: 5 В;
· рабочее напряжение: 4.5-12 В;
· количество силовых каналов: 4;
· выходной ток: до 4А;
· возможность реверса каждого двигателя;
· возможность независимого управления каждым каналом;
Рис. 67. силовой модуль Motor drive.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КП–220401–12. РШ–00.00.00.00. ПЗ ----- |
Будем использовать датчик наклона D6B-2
Рис. 68. Датчик наклона D6B-2
Характеристики датчика наклона:
Диапазон величины угла срабатывания 45...75°
Диапазон величины угла сброса 50...20°
Напряжение питания 4...6 В
Потребляемый ток 10 мкА
Выходной сигнал:
высокий уровень (горизонтальное положение) Uпит 5 В
низкий уровень (наклонное положение) 0,5 В
Выходной ток ± 1 мА
Диапазон рабочих температур: -20...60 °С
Диапазон влажности среды: 10...85% отн. влажн.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КП–220401–12. РШ–00.00.00.00. ПЗ ----- |
Используем датчик тока ACS714 Sensor Carrier -30 to +30A
Рис. 69. Датчик тока ACS714 Sensor Carrier -30 to +30A
Характеристики датчика наклона:
Размер: 20х17мм
Кратковременная перегрузка до 5 х
Выходной сигнал: аналоговый, 66 мВ/А
Сопротивление проводников платы: 1,2 Ом
Диапазон рабочих температур: -30...+50°
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КП–220401–12. РШ–00.00.00.00. ПЗ ----- |
Будем использовать инкрементальный энкодер E30S4-3000-6-L-5
компании - AUTONICS (рис. 31).
Рис. 70. Инкрементальный энкодер E30S4-3000-6-L-5.
Характеристики энкодера:
Бренд - AUTONICS
VDC, В 6
Диаметр оси: 4 мм
Количество импульсов на оборот 1024
Рабочая температура: -30…+70 °С
Степень защиты: IP50
Кабель: 2 м диам.
Масса: 80 гр
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КП–220401–12. РШ–00.00.00.00. ПЗ ----- |
Выбрали LCD дисплей WH1602B-YYK-CTK
Рис. 71. LCD дисплей WH1602B-YYK-CTK
Характеристики :Жидкокристаллический индикатор
Тип: знакосинтезирующий (текстовый)
Количество символов: 2 строки по 16 символов
Подсветка: светодиодная, желто-зеленая
Шрифт: латинский и кириллический
Габариты (мм): 80x36x14
Область вывода (мм): 56×11
Напряжение питания (В): 6
Интерфейс: HD44780 совместимый
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КП–220401–12. РШ–00.00.00.00. ПЗ ----- |