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 -----

9. Выбор электронных компонентов.

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 -----

9.3. Датчик наклона.

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 -----

9.4. Датчик тока.

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 -----

9.5. Энкодер.

 

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 -----

9.6. Жидкокристаллический индикатор.

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 -----

10. Принципиальная схема устройства.