ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до курсової роботи з дисципліни
"Основи автоматики і системи автоматичного керування"
на тему:
Синтез системи автоматичного регулювання
радіального положення плями
Рязань 2008
Зміст
Завдання
Введення
Розрахунок датчика положення
Розрахунок лінійного електродвигуна
Розрахунок оптичної системи
Розрахунок коригувального пристрою
Висновок
Список літератури
Додаток
Рязанська державна радіотехнічна академія
Кафедра САПР обчислювальних засобів
студенткі_ Попової О.Ю. ___________________________группи 050 _
Тема
Синтез системи автоматичного регулювання радіального положення плями
Термін подання роботи до захисту: ______________ р.
Вихідні дані для виконання роботи:
λ = 8 мкм;
F = 150;
k у = 3;
Т = 3 · 10 -4 с;
d к = 15 мм;
В = 1 т;
R k = 4 Ом;
W = 100 витків;
m = 30 г;
μ = 40 г / с;
c = 0 н / м.
Керівник роботи _ _ / Підпис /
Завдання видано ______________ р.
Завдання прийнято до виконання / підпис /
Введення
В даний час оптичні дискові системи знайшли безліч застосувань. Можливість запису значного обсягу інформації та простота тиражування робить оптичний диск дуже привабливим. У сфері запису і зберігання даних системи з прямою оптичної записом інформації стали штатними периферійними пристроями комп'ютерів.
Просто здійснюване сканування по плоскій поверхні диска при зчитуванні, що забезпечує швидкий доступ до інформації, важлива якість таких систем. Додатковою гідністю оптичних дисків є відсутність фізичного контакту між зчитування головкою і несучому інформацію шаром, так як зчитування здійснюється пучком світла, сфокусованим на цьому шарі. Захисний прозорий шар, що покриває носій інформації, охороняє дрібні деталі від пошкоджень і затінюють частинок.
Як і в звичайній грамофонної запису, інформація розташована по спіралі, яка називається доріжкою. Доріжка являє собою спіральний переривчастий пунктир з міток запису. Мітки є маленькими областями, що мають оптичний контраст із навколишньою їх дзеркальною поверхнею, наприклад чорні елементи у вигляді рисок або довгасті поглиблення (піти) на поверхні. Мітки викликають зміна відбиття від диска вздовж доріжки. Оптична зчитує голівка, яка в даному випадку замінює механічну голку грамофона, перетворює зміни відображення в електричний сигнал. Для цього об'єктив головки фокусує лазерний промінь у маленьке пляма на доріжці і направляє промінь, відбитий від диска, на фотоприймач. Таким чином, сигнал з фотоприймача модулюється в часі відповідно з мітками на доріжці диска, що обертається.
Висока щільність у запису інформації досягається за допомогою оптичних засобів, які представляють собою оптичний скануючий мікроскоп із середнім збільшенням. Межа щільності запису зумовлений дифракцією світла, яка визначає мінімальний діаметр плями в фокальній площині. Розмір плями пропорційний довжині хвилі світла λ, випромінюваного напівпровідниковим лазером. Для використовуваних в даний час лазерів це становить 10 9 - 10 11 біт на диск. На рис.1 показано основні оптичні елементи голівки, що зчитує.
Диск
O
З D
Л
Рис.1. Базова оптика.
Випромінювання напівпровідникового лазера Л фокусується через прозору підкладку диска на поверхню, що несе інформацію, за допомогою об'єктива мікроскопні типу О. Частина відбитого світла, що збирається тим же об'єктивом, направляється напівпрозорим дзеркалом З на детектор (фотоприймач) D.
Для сканування всього диска ця конструкція повинна бути закріплена на каретці, що переміщається по радіусу диска. При цьому малі і короткочасні помилки (відхилення) плями від доріжки усуваються за рахунок переміщення компактної голівки щодо каретки.
Доріжки запису (Сарди). У відео дискових системах додатково використовується система управління в тангенціальному напрямку (вздовж доріжки), призначена для компенсації високоякісних змін швидкості зчитування.
Таким чином, в даний час оптичні дискові системи забезпечені п'ятьма системами автоматизованого регулювання, а саме:
- Обертання диска (Сарва);
- Тангенціальний стеження (САРТ);
- Радіальне спостереження за доріжкою (Сарди);
- Радіальне переміщення каретки (САРРП);
- Вертикального стеження за фокусуванням (САРФ).
Розрахунок датчика положення
Система радіального спостереження за доріжкою призначена для фіксації зчитувального плями в межах доріжки при переміщеннях диска, що викликаються ексцентриситетом, рухом каретки, дією зовнішніх вібрацій, прискорень і т.д. Функціональна схема CAPD містить ті ж компоненти, що і САРФ і показана на рис. 2.1.
g (t)
х (t)
Підсилювач
потужності
Датчик Підсилювач Коригувальна
положення пристрій
Рис.2.1. Сарди.
Датчик положення відхилення зчитувального плями щодо доріжки в радіальному напрямку. Після посилення і корекції сигнал з виходу датчика положення подається на ЛЕД, що переміщає голівку зчитування в напрямку перпендикулярному доріжці в бік зменшення відхилення від доріжки.
Сигнал помилки виходить оптичними засобами. Найбільш часто використовується метод двох плям і радіальний двотактний метод.
У методі двох плям постійна складова (ПС) сигналу детектора містить інформацію про стан скануючого плями щодо інформаційної доріжки, причому величина ПС буде мінімальною, якщо пляма знаходиться на доріжці (в цьому випадку відображення світла мінімальний). Залежність величини ПС сигналу від радіального положення плями наведена на Рис.2.2. При
Відносний рівень ПС
в
а
0 q x
Рис. 2.2. Залежність ПС від радіального положення плями.
Для отримання двополярного сигналу помилки, в якому знак визначає напрямок зсуву, а амплітуда - величину зсуву, застосовуються два додаткових скануючих плями, які проектуються на диск зі зміщенням λ щодо доріжки в радіальному напрямку. Апроксимуємо зміни ПС сигналу U ПС функцій косинуса відповідно до рівністю:
де а - рівень сигналу знімається з основного скануючого плями;
b - амплітуда змінної складової.
Тоді дві плями супутника, Детектируемая двома окремими фотоприймачами, дадуть наступні сигнали:
Різницевий сигнал:
є непарною функцією радіального положення x. Амплітуда і нахил U P (x) максимальні, якщо
Плями-супутники виходять за допомогою (фазової) дифракційної решітки, розміщеної у діафрагмі об'єктива. Зсув плям-супутників в радіальному напрямку складає q / 4 (див. рис.2.3), а в напрямку доріжки набагато більше (зазвичай 20 мкм.).
Рис.2.3. Розташування плям - супутників на диску.
Зміною кутового положення решітки можна змінювати зміщення
У методі двох плям вимірюється повна світлова потужність плями площині, поєднаної з поверхнею диска. При цьому будь-яка зміна інтенсивності світла в поперечному перерізі відображених променів не грає ролі.
У цьому випадку сигнал про EQ сильно радіального стеження, як і в методі двох плям, виходить як різниця сигналів з двох фотоприймачів і визначається виразом
U p (x) = sin y 10 × sin
Рівняння містить співмножник siny 10, значення якого залежить від середньої глибини піт. Піти з середньою глибиною, близькою до чверті довжини хвилі лазера і контрастні чорно-білі структури мають значення y 10 »p і дають дуже малий сигнал. Тому при використанні даного методу в процесі виготовлення диска-оригіналу при формуванні глибини піт необхідно йти з цієї забороненої області. Практично вдається отримати значення siny 10 = (0.5 ¸ 0.7), що цілком прийнятно для здійснення радіального методу.
Схема, що пояснює роботу датчика положення, показана на рис. 2.4.
Рис 2.4. Схема датчика положення.
Рівняння мають вигляд:
де k p - крутизна характеристики сигналу помилки радіального стеження, яка визначається лінеаризацією характеристики сигналу расфокусировки.
Схема датчика положення наведена на рис 2.5.
Рис. 2.5. Схема датчика положення.
Тоді передатна функція буде виглядати так:
де К у - коефіцієнт передачі підсумовуючого підсилювача;
Т ф - постійна часу фільтра низьких частот і знаходиться за формле:
де λ - максимальна відстань між двома переходами від пита до ленд в канальному ході на доріжці диска.
f - швидкість зчитування канального ходу потоку даних.
f = 14 · F, f = 2100 Кбайт / с = 1,68 · 7 жовтень біт / с;
Т ф = 3,05 · 10 -7 с;
К р - перебуває шляхом лінеаризації (див. Додаток 1)
тоді передатна функція
Розрахунок лінійного електродвигуна
Далі сигнал виходу підсилювача потужності надходить на виконавчий двигун, як правило лінійний електродвигун (ЛЕД), що працює за принципом гучномовця. Складовими частинами такого двигуна є: котушка, постійний магніт і, можливо, магнітопровід з магнітномягкого заліза.
Придатні до застосування конструкції ЛЕД можуть бути розділені на дві основні групи з рухомою котушкою і з рухомим магнітом.
Конструкція з рухомою котушкою (рис.3.1) має ряд переваг і недоліків. Крім проблем обриву провідників, підвідних струм до котушки, рушійна частина має зазвичай поганий тепловий контакт з навколишнім середовищем (висока тепловий опір R T). Тепло, що виділяється в рухомий котушці, призводить до зростання температури всій рухомої частини, зокрема об'єктива, що небажано. Це в кінцевому рахунку призводить до зменшення середнього значення сили, що розвивається даними ЛЕД.
зчитує
головка
котушка
магніт
магнітопровід
Рис.3.1. Привід головки з рухомою котушкою.
Перевагою системи з рухомою котушкою є те, що стаціонарна магнітна система може бути збільшена і, отже, з її допомогою можна забезпечити більш сильне магнітне поле (високе значення магнітної індукції В).
Альтернативним рішенням може бути конструкція з рухомим постійним магнітом і нерухомою котушкою. У цьому разі відведення тепла від котушки не є серйозною проблемою (низький R T) і максимально допустима температура котушки Т кат max може бути вище, тому що вона ізольована від об'єктива. Але розвивається ЛЕД сила буде менше через ослаблення магнітного поля (низький В), оскільки обсяг магніту менше. Збільшення ж магніту небажано, оскільки призводить до зростання маси рухомої частини, що погіршує динамічні властивості САРФ.
Тому у реальних конструкціях застосовується ЛЕД з рухомою котушкою.
Оскільки обидва типи ЛЕД є однаковими за принципом дії і розрізняються лише рухливістю складових їх частин, рівняння, що описують їхню поведінку можна представити у вигляді:
де: L - Індуктивність котушки;
R = R к + R розум - опір котушки і внутрішній опір підсилювача потужності;
I - Струм котушки;
В - магнітна індукція;
l - довжина провідника котушки в магнітному полі;
F - Сила діє на котушку;
U УМ - напруга на виході підсилювача потужності,
або в операторної формі:
(Т · Р +1) F = L лед U розум; (2)
де
l = π d k W;
W - число витків котушки ЛЕД.
Переходячи до зображень, отримаємо передавальну функцію:
До лед = 2,355;
Розрахунок оптичної системи
Основна мета, що стоїть при розробці підвіски, забезпечити рух голівки тільки за жорстко заданих напрямках. Підвіски можуть бути за допомогою лінійних підшипників механічного або електромагнітного типу і пружинних гнучких направляючих. У першому випадку переміщення у напрямку регулювання нічим не обмежується, а в перпендикулярних напрямках запобігається шляхом вибору відповідних підшипників з мінімально можливими допусками у механічних і максимальною жорсткістю у електромагнітних. Тоді з урахуванням демпфування в підвісі та дисипації енергії в котушці, рівняння руху рухомої частини мають вигляд:
де
або в операторної формі
де
Розрахунок коригувального пристрою
Для надійної роботи пристрою, необхідно включити в його схему ще один елемент, що забезпечує задану якість перехідного процесу. Але перед цим потрібно домогтися необхідної якості усталеного режиму. Система повинна забезпечувати точність X max = 0,2 мкм при вхідній дії g max = 500 мкм, звідси можна знайти сумарний коефіцієнт посилення всіх ланок системи.
Необхідно побудувати за допомогою програмного пакету ТАУ, нескоригований логарифмічні амплітудно-частотні характеристики (ЛАЧХ) і логарифмічні фазо-частотні характеристики (ЛФЧХ), визначити частоту зрізу ω 0 (див. Додаток 2).
Після побудови ω 0 = 3000 1 / с.
Рекомендований нахил скоригованого ЛАЧХ в області частоти зрізу -20 Дб на декаду. Оскільки одна з постійних часу лежить нижче частоти зрізу, то нахил не скориговані ЛАЧХ в цій області приблизно -60 Дб / декаду. Отже, щоб підняти на 40 Дб не скориговані ЛАЧХ передатна функція коригувального пристрою повинна мати вигляд:
Постійні часу в даному випадку вибираються за співвідношенням:
Вибираємо τ = 0,0006 с,
Т = 0,0001 с.
Таким чином ми отримали наступну передавальну функцію:
W (s) = W дп (s) · W ІЕ (s) · W оу (s) · W ку (s)
Введення даних:
К = 1; Т 1 = Т 2 = 0,6; Т 3 = 0,3; Т 4 = 0,2; λ = 1; τ = 0
Висновок
У ході виконання даної курсової роботи було проведено синтез системи автоматичного регулювання радіального положення плями. Скоригований система вийшла стійкою.
Список літератури
1. Сапаров В.Є., Максимов Н.А. Системи стандартів в електрозв'язку та радіоелектроніки. М.: Радіо і зв'язок, 1985. 248 с.
2. Мікропроцесорні системи автоматичного управления. / Под ред. Бесекерскій В.А. Л., Машинобудування, 1988.
3. Бесекерскій В.А., Ізранцев В.В. Системи автоматичного управління з мікроЕОМ. М., Наука, 1987.
4. Бесекерскій В.А., Попов О.П. Теорія систем автоматичного регулювання. М., Наука, 1975.
5. Теорія автоматичного управления. / Под ред. Воронова А.А. М., Вища школа, 1986, Т.1, 2.
6. Основи автоматичного регулювання та управления. / Под ред. Пономарьова В.М., Літвінова А.П. М., Вища школа, 1974.
7. Збірник завдань з теорії автоматичного регулювання та управления. / Под ред. Бесекерскій В.А. М., Вища школа, 1978.
до курсової роботи з дисципліни
"Основи автоматики і системи автоматичного керування"
на тему:
Синтез системи автоматичного регулювання
радіального положення плями
Рязань 2008
Зміст
Завдання
Введення
Розрахунок датчика положення
Розрахунок лінійного електродвигуна
Розрахунок оптичної системи
Розрахунок коригувального пристрою
Висновок
Список літератури
Додаток
Рязанська державна радіотехнічна академія
Кафедра САПР обчислювальних засобів
ЗАВДАННЯ НА КУРСОВУ РОБОТУ
з дисципліни "Основи автоматики і системи автоматичного керування"студенткі_ Попової О.Ю. ___________________________группи 050 _
Тема
Синтез системи автоматичного регулювання радіального положення плями
Термін подання роботи до захисту: ______________ р.
Вихідні дані для виконання роботи:
λ = 8 мкм;
F = 150;
k у = 3;
Т = 3 · 10 -4 с;
d к = 15 мм;
В = 1 т;
R k = 4 Ом;
W = 100 витків;
m = 30 г;
μ = 40 г / с;
c = 0 н / м.
Керівник роботи _ _ / Підпис /
Завдання видано ______________ р.
Завдання прийнято до виконання / підпис /
Введення
В даний час оптичні дискові системи знайшли безліч застосувань. Можливість запису значного обсягу інформації та простота тиражування робить оптичний диск дуже привабливим. У сфері запису і зберігання даних системи з прямою оптичної записом інформації стали штатними периферійними пристроями комп'ютерів.
Просто здійснюване сканування по плоскій поверхні диска при зчитуванні, що забезпечує швидкий доступ до інформації, важлива якість таких систем. Додатковою гідністю оптичних дисків є відсутність фізичного контакту між зчитування головкою і несучому інформацію шаром, так як зчитування здійснюється пучком світла, сфокусованим на цьому шарі. Захисний прозорий шар, що покриває носій інформації, охороняє дрібні деталі від пошкоджень і затінюють частинок.
Як і в звичайній грамофонної запису, інформація розташована по спіралі, яка називається доріжкою. Доріжка являє собою спіральний переривчастий пунктир з міток запису. Мітки є маленькими областями, що мають оптичний контраст із навколишньою їх дзеркальною поверхнею, наприклад чорні елементи у вигляді рисок або довгасті поглиблення (піти) на поверхні. Мітки викликають зміна відбиття від диска вздовж доріжки. Оптична зчитує голівка, яка в даному випадку замінює механічну голку грамофона, перетворює зміни відображення в електричний сигнал. Для цього об'єктив головки фокусує лазерний промінь у маленьке пляма на доріжці і направляє промінь, відбитий від диска, на фотоприймач. Таким чином, сигнал з фотоприймача модулюється в часі відповідно з мітками на доріжці диска, що обертається.
Висока щільність у запису інформації досягається за допомогою оптичних засобів, які представляють собою оптичний скануючий мікроскоп із середнім збільшенням. Межа щільності запису зумовлений дифракцією світла, яка визначає мінімальний діаметр плями в фокальній площині. Розмір плями пропорційний довжині хвилі світла λ, випромінюваного напівпровідниковим лазером. Для використовуваних в даний час лазерів це становить 10 9 - 10 11 біт на диск. На рис.1 показано основні оптичні елементи голівки, що зчитує.
Диск
O
З D
Л
Рис.1. Базова оптика.
Випромінювання напівпровідникового лазера Л фокусується через прозору підкладку диска на поверхню, що несе інформацію, за допомогою об'єктива мікроскопні типу О. Частина відбитого світла, що збирається тим же об'єктивом, направляється напівпрозорим дзеркалом З на детектор (фотоприймач) D.
Для сканування всього диска ця конструкція повинна бути закріплена на каретці, що переміщається по радіусу диска. При цьому малі і короткочасні помилки (відхилення) плями від доріжки усуваються за рахунок переміщення компактної голівки щодо каретки.
Доріжки запису (Сарди). У відео дискових системах додатково використовується система управління в тангенціальному напрямку (вздовж доріжки), призначена для компенсації високоякісних змін швидкості зчитування.
Таким чином, в даний час оптичні дискові системи забезпечені п'ятьма системами автоматизованого регулювання, а саме:
- Обертання диска (Сарва);
- Тангенціальний стеження (САРТ);
- Радіальне спостереження за доріжкою (Сарди);
- Радіальне переміщення каретки (САРРП);
- Вертикального стеження за фокусуванням (САРФ).
Розрахунок датчика положення
Система радіального спостереження за доріжкою призначена для фіксації зчитувального плями в межах доріжки при переміщеннях диска, що викликаються ексцентриситетом, рухом каретки, дією зовнішніх вібрацій, прискорень і т.д. Функціональна схема CAPD містить ті ж компоненти, що і САРФ і показана на рис. 2.1.
g (t)
х (t)
Підсилювач
потужності
Датчик Підсилювач Коригувальна
положення пристрій
Рис.2.1. Сарди.
Датчик положення відхилення зчитувального плями щодо доріжки в радіальному напрямку. Після посилення і корекції сигнал з виходу датчика положення подається на ЛЕД, що переміщає голівку зчитування в напрямку перпендикулярному доріжці в бік зменшення відхилення від доріжки.
Сигнал помилки виходить оптичними засобами. Найбільш часто використовується метод двох плям і радіальний двотактний метод.
У методі двох плям постійна складова (ПС) сигналу детектора містить інформацію про стан скануючого плями щодо інформаційної доріжки, причому величина ПС буде мінімальною, якщо пляма знаходиться на доріжці (в цьому випадку відображення світла мінімальний). Залежність величини ПС сигналу від радіального положення плями наведена на Рис.2.2. При
Відносний рівень ПС
в
а
0 q x
Рис. 2.2. Залежність ПС від радіального положення плями.
Для отримання двополярного сигналу помилки, в якому знак визначає напрямок зсуву, а амплітуда - величину зсуву, застосовуються два додаткових скануючих плями, які проектуються на диск зі зміщенням λ щодо доріжки в радіальному напрямку. Апроксимуємо зміни ПС сигналу U ПС функцій косинуса відповідно до рівністю:
де а - рівень сигналу знімається з основного скануючого плями;
b - амплітуда змінної складової.
Тоді дві плями супутника, Детектируемая двома окремими фотоприймачами, дадуть наступні сигнали:
Різницевий сигнал:
є непарною функцією радіального положення x. Амплітуда і нахил U P (x) максимальні, якщо
Плями-супутники виходять за допомогою (фазової) дифракційної решітки, розміщеної у діафрагмі об'єктива. Зсув плям-супутників в радіальному напрямку складає q / 4 (див. рис.2.3), а в напрямку доріжки набагато більше (зазвичай 20 мкм.).
| q l |
Зміною кутового положення решітки можна змінювати зміщення
У методі двох плям вимірюється повна світлова потужність плями площині, поєднаної з поверхнею диска. При цьому будь-яка зміна інтенсивності світла в поперечному перерізі відображених променів не грає ролі.
У цьому випадку сигнал про EQ сильно радіального стеження, як і в методі двох плям, виходить як різниця сигналів з двох фотоприймачів і визначається виразом
U p (x) = sin y 10 × sin
Рівняння містить співмножник siny 10, значення якого залежить від середньої глибини піт. Піти з середньою глибиною, близькою до чверті довжини хвилі лазера і контрастні чорно-білі структури мають значення y 10 »p і дають дуже малий сигнал. Тому при використанні даного методу в процесі виготовлення диска-оригіналу при формуванні глибини піт необхідно йти з цієї забороненої області. Практично вдається отримати значення siny 10 = (0.5 ¸ 0.7), що цілком прийнятно для здійснення радіального методу.
Схема, що пояснює роботу датчика положення, показана на рис. 2.4.
Рис 2.4. Схема датчика положення.
Рівняння мають вигляд:
де k p - крутизна характеристики сигналу помилки радіального стеження, яка визначається лінеаризацією характеристики сигналу расфокусировки.
Схема датчика положення наведена на рис 2.5.
Рис. 2.5. Схема датчика положення.
Тоді передатна функція буде виглядати так:
де К у - коефіцієнт передачі підсумовуючого підсилювача;
Т ф - постійна часу фільтра низьких частот і знаходиться за формле:
де λ - максимальна відстань між двома переходами від пита до ленд в канальному ході на доріжці диска.
f - швидкість зчитування канального ходу потоку даних.
f = 14 · F, f = 2100 Кбайт / с = 1,68 · 7 жовтень біт / с;
Т ф = 3,05 · 10 -7 с;
К р - перебуває шляхом лінеаризації (див. Додаток 1)
тоді передатна функція
Розрахунок лінійного електродвигуна
Далі сигнал виходу підсилювача потужності надходить на виконавчий двигун, як правило лінійний електродвигун (ЛЕД), що працює за принципом гучномовця. Складовими частинами такого двигуна є: котушка, постійний магніт і, можливо, магнітопровід з магнітномягкого заліза.
Придатні до застосування конструкції ЛЕД можуть бути розділені на дві основні групи з рухомою котушкою і з рухомим магнітом.
зчитує
головка
котушка
магніт
магнітопровід
Рис.3.1. Привід головки з рухомою котушкою.
Перевагою системи з рухомою котушкою є те, що стаціонарна магнітна система може бути збільшена і, отже, з її допомогою можна забезпечити більш сильне магнітне поле (високе значення магнітної індукції В).
Альтернативним рішенням може бути конструкція з рухомим постійним магнітом і нерухомою котушкою. У цьому разі відведення тепла від котушки не є серйозною проблемою (низький R T) і максимально допустима температура котушки Т кат max може бути вище, тому що вона ізольована від об'єктива. Але розвивається ЛЕД сила буде менше через ослаблення магнітного поля (низький В), оскільки обсяг магніту менше. Збільшення ж магніту небажано, оскільки призводить до зростання маси рухомої частини, що погіршує динамічні властивості САРФ.
Тому у реальних конструкціях застосовується ЛЕД з рухомою котушкою.
Оскільки обидва типи ЛЕД є однаковими за принципом дії і розрізняються лише рухливістю складових їх частин, рівняння, що описують їхню поведінку можна представити у вигляді:
де: L - Індуктивність котушки;
R = R к + R розум - опір котушки і внутрішній опір підсилювача потужності;
I - Струм котушки;
В - магнітна індукція;
l - довжина провідника котушки в магнітному полі;
F - Сила діє на котушку;
U УМ - напруга на виході підсилювача потужності,
або в операторної формі:
(Т · Р +1) F = L лед U розум; (2)
де
l = π d k W;
W - число витків котушки ЛЕД.
Переходячи до зображень, отримаємо передавальну функцію:
До лед = 2,355;
Розрахунок оптичної системи
Основна мета, що стоїть при розробці підвіски, забезпечити рух голівки тільки за жорстко заданих напрямках. Підвіски можуть бути за допомогою лінійних підшипників механічного або електромагнітного типу і пружинних гнучких направляючих. У першому випадку переміщення у напрямку регулювання нічим не обмежується, а в перпендикулярних напрямках запобігається шляхом вибору відповідних підшипників з мінімально можливими допусками у механічних і максимальною жорсткістю у електромагнітних. Тоді з урахуванням демпфування в підвісі та дисипації енергії в котушці, рівняння руху рухомої частини мають вигляд:
де
або в операторної формі
де
Розрахунок коригувального пристрою
Для надійної роботи пристрою, необхідно включити в його схему ще один елемент, що забезпечує задану якість перехідного процесу. Але перед цим потрібно домогтися необхідної якості усталеного режиму. Система повинна забезпечувати точність X max = 0,2 мкм при вхідній дії g max = 500 мкм, звідси можна знайти сумарний коефіцієнт посилення всіх ланок системи.
Необхідно побудувати за допомогою програмного пакету ТАУ, нескоригований логарифмічні амплітудно-частотні характеристики (ЛАЧХ) і логарифмічні фазо-частотні характеристики (ЛФЧХ), визначити частоту зрізу ω 0 (див. Додаток 2).
Після побудови ω 0 = 3000 1 / с.
Рекомендований нахил скоригованого ЛАЧХ в області частоти зрізу -20 Дб на декаду. Оскільки одна з постійних часу лежить нижче частоти зрізу, то нахил не скориговані ЛАЧХ в цій області приблизно -60 Дб / декаду. Отже, щоб підняти на 40 Дб не скориговані ЛАЧХ передатна функція коригувального пристрою повинна мати вигляд:
Постійні часу в даному випадку вибираються за співвідношенням:
Вибираємо τ = 0,0006 с,
Т = 0,0001 с.
Таким чином ми отримали наступну передавальну функцію:
W (s) = W дп (s) · W ІЕ (s) · W оу (s) · W ку (s)
Введення даних:
К = 1; Т 1 = Т 2 = 0,6; Т 3 = 0,3; Т 4 = 0,2; λ = 1; τ = 0
Висновок
У ході виконання даної курсової роботи було проведено синтез системи автоматичного регулювання радіального положення плями. Скоригований система вийшла стійкою.
Список літератури
1. Сапаров В.Є., Максимов Н.А. Системи стандартів в електрозв'язку та радіоелектроніки. М.: Радіо і зв'язок, 1985. 248 с.
2. Мікропроцесорні системи автоматичного управления. / Под ред. Бесекерскій В.А. Л., Машинобудування, 1988.
3. Бесекерскій В.А., Ізранцев В.В. Системи автоматичного управління з мікроЕОМ. М., Наука, 1987.
4. Бесекерскій В.А., Попов О.П. Теорія систем автоматичного регулювання. М., Наука, 1975.
5. Теорія автоматичного управления. / Под ред. Воронова А.А. М., Вища школа, 1986, Т.1, 2.
6. Основи автоматичного регулювання та управления. / Под ред. Пономарьова В.М., Літвінова А.П. М., Вища школа, 1974.
7. Збірник завдань з теорії автоматичного регулювання та управления. / Под ред. Бесекерскій В.А. М., Вища школа, 1978.