Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

p(T₁ p + 1)x = kF,

где T₁ = ;

k = .

В процессе длительного считывания диска положение каретки регулируется таким образом, чтобы САРД работала в основном вблизи своего нейтрального (нулевого) положения. Для этого требуется сигнал положения, несущий информацию об отклонении головки от нулевого положения.

При пружинной подвеске головки для получения сигнала положения каретки могут быть использованы низкочастотные составляющие сигнала, подаваемого на ЛЭД. Если головка подвешена свободно, то требуется отдельный датчик положения (датчик отклонения головки относительно каретки). В любом случае, этот сигнал после усиления и коррекции подается на электродвигатель, выдавая перемещение каретки в нужном направлении. Скорость изменения этого сигнала невелика, поэтому требуемая точность регулирования может быть получена при полосе регулирования в несколько Гц. На быстрые перемещения головки относительно каретки при работе САРД, САРРП в силу ограниченности полосы регулирования должна реагировать как можно меньше.

Для реализации быстрого доступа при поиске информации используется так называемый режим перескока. В этом режиме каретка передвигается в необходимое место с помощью импульса перескока, который подается на вход усилителя мощности и далее на двигатели. В первой половине действия этого импульса каретка разгоняется с максимальным ускорением, а во второй – тормозится. Длительность импульса зависит от ускорения и длины перескока и определяется выражением

t =z ,

где q – расстояние между центрами дорожек;

n – число дорожек, на которое необходимо переместить каретку;

– ускорение, реализуемое применяемым двигателем.

Рис.4. Функциональная схема САРРП.

Это перемещение осуществляется при разомкнутой обратной связи. Затем, с помощью датчика положения, измеряется остаточная ошибка положения каретки, и при необходимости каретка перемещается в заданное положение с помощью системы управления с обратной связью. Во время движения каретки головка остается в нейтральном положении (САРД не работает), а после остановки каретки САРД начинает выполнять свои функции по поиску дорожки. В результате и появляется управляющий сигнал для уточнения положения каретки для САРРП. Функциональная схема САРРП приведена на рис.4.

Устройство переключения УП в режиме перескока на вход усилителя мощности подает сигнал с устройства, формирующего импульс перескока, а в режиме регулирования – с датчика положения головки относительно каретки.

2.1 Анализ воздействий, вызывающих ошибки в работе САР оптических дисковых систем

На первый взгляд может показаться, что необходимость в САР обусловлена только тем, что требуется точно следить за радиальным движением разворачивающейся архимедовой спирали дорожки записи на вращающемся диске, поддерживать на ней фокус и обеспечивать постоянство линейной скорости при считывании. Однако при более тщательном рассмотрении становится ясно, что на работу САР оказывают влияние и другие, менее очевидные факторы.

Формально определим ошибку САР в момент времени t как разность между требуемым и реальным значением регулируемого параметра.

Для системы автоматического регулирования скорости вращения диска основным источником ошибок является момент нагрузки М_Н. Он складывается из постоянной М_{Н ср} и переменной М_{Н var} составляющих. Постоянная составляющая определяется силами аэродинамического сопротивления и трения в осях при постоянной скорости вращения диска. Переменная составляющая момента обусловлена действием внешних и внутренних возмущений, рассмотренных ранее, которые приводят, например, к изменению реакции опор оси двигателя, что, в свою очередь, вызывает изменение момента трения в этих опорах. Кроме того момент трения в опорах зависит от угла поворота вала с диском.

Однако наибольшее значение для САРВ имеет изменение момента М_Н при изменении угловой скорости вращения диска. Если принять, что момент аэродинамического сопротивления пропорционален квадрату угловой скорости вращения диска, то

Наибольшее значение момент аэродинамического сопротивления имеет при ρ = ρ_min

.

Максимальная скорость изменения момента сопротивления может быть определена путем дифференцирования выражения и подстановки в полученное выражение t = t₀ и ρ = ρ_min.

При необходимости аналогично может быть определена и вторая производная от момента сопротивления.

После определения источников появления ошибок, можно приступить к синтезу САР уменьшающих их до допустимого уровня.

3. Составление структурной схемы САР и определение передаточных функций системы

g(t)

СЭ

ИЭ

ОУ

ПЭ

y(t) – регулируемая величина

g(t) – задающее воздействие;

СЭ – сравнивающий элемент (датчик положения);

ПЭ – промежуточный элемент (корректирующее устройство(КУ));

ИЭ – исполнительный элемент (двигатель + привод);

ОУ – объект управления (каретка).

Задающее воздействие – номер дорожки; регулируемая величина – номер текущей дорожки. По разности g(t) и y(t) формируется сигнал ошибки.

Определим передаточные функции звеньев структурной схемы САР:

g(t)

W_сэ(S)

W_ку(S)

W_иэ(S)

W_оу(S)

–

1) Определим передаточную функцию СЭ, т.е. датчика положения из уравнения:

U_ф = k_дп x.

Составляем отношение выходной величины ко входной:

W(p) = k_дп.

Переходя к преобразованию Лапласа, путем замены p на комплексную переменную s, получим передаточную функцию СЭ.

W(s)_СЭ = k_дп.

Т.к. k_дп = 0,01 В/мкм, окончательно W_СЭ = 0,01 В/мкм = 1 _* 10⁴ В/м.

2) Определим передаточную функцию ИЭ:

W_ИЭ(s) = W_дв(s)_*W_пр(s).

Поскольку в рассматриваемой системе двигатель используется без редуктора, работая практически в заторможенном режиме с минимальными скоростями вращения, он превращается в датчик момента. Поэтому вращающий момент М может быть найден из уравнения:

C_{м *} i_я – J(d/dt) = M_н,

где i_я – ток якоря, J – момент инерции якоря,скорость вращения, C_м – коэффициент пропорциональности между током якоря и вращающим моментом.

Т.к. в установившемся режиме

M = M_н, а 0,

то

M = C_{м *} i_я = C_мU / r_я(1+T_яp).

В установившемся режиме (при p = 0) получаем зависимость

M = k₂U,

где k₂ = C_м / r_я = M_ном / i_{я ном} r_я – коэффициент передачи двигателя по моменту. Составим отношение:

Для привода F = 2M / r; r – радиус шкива, М – момент на валу двигателя, F – результирующая сила, действующая на каретку.

Таким образом

Общий коэффициент усиления передаточной функции рассчитывается по формуле:

k = _max / _max = 50/10 = 5.

Таким образом, передаточная функция нескорректированной системы имеет вид:

но т.к. постоянные времени отличаются на четыре порядка, пренебрежем членом (1+0,0005S) в знаменателе и передаточная функция разомкнутой системы будет иметь вид:

Передаточная функция замкнутой системы:

Передаточная функция замкнутой системы по ошибке:

4. Построение ЛАЧХ и ЛФЧХ нескорректированной системы

Пользуясь комплексом по моделированию САР, строим ЛАЧХ и ЛФЧХ системы.

Рис.5.(лист 1)

Рис.6.(лист 2)

5. Синтез САР и расчет КУ

При синтезе исходить из того, что объект регулирования - неизменная часть, а синтезу подлежат корректирующие устройства или регулятор - изменяемая часть системы.

1. При отсутствии корректирующего устройства КУ W_ку(s)=1 определить общий коэффициент усиления разомкнутой системы K, при котором должна обеспечиваться заданная точность _max

Для систем с астатизмом первого порядка

.

В случае неустойчивости полученной системы или ее неудовлетворительных динамических характеристик произвести расчет корректирующего устройства, используя частотный метод синтеза, основанный на построении желаемой ЛАХ L_ж.

При формировании желаемой ЛАХ следует учитывать следующие рекомендации.

1) Вид низкочастотной области ЛАХ определяется главным образом точность работы САР. Среднечастотная область, прилегающего к частоте среза _ср определяет в основном запас устойчивости, т.е. качество переходных процессов. Высокочастотная область лишь незначительно влияет на качество процессов управления.

2) Желаемая ЛАХ в возможно большем интервале частот должна совпадать с ЛАХ исходной нескорректированной системы L. В противном случае реализация КУ может существенно усложниться.

3) В низкочастотной области наклон желаемой ЛАХ должен составлять -20 дБ/дек, где - порядок астатизма. Желаемая ЛАХ на частоте =1 с^-1 должна иметь ординату 20lgk, где K - общий коэффициент усиления разомкнутой системы (если =0, то на частоте =0).

4) Если задана допустимая ошибка _max при гармоническом входном воздействии

g(t) =g _max sin _gt,

то желаемая ЛАХ должна располагаться выше контрольной точки A_k, имеющей на частоте _g ординату

Если задана допустимая ошибка _max и оговорены только максимальная скорость _max и максимальное ускорение Q_max входного воздействия, то может быть подобрано эквивалентное гармоническое входное воздействие

и .

В этом случае ордината контрольной точки

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)