; (3.2.21)

. (2.3.22)

Угловое ускорение шатуна находится по формуле:

, (3.2.23)

где?.

Приведенный к валу кривошипа момент инерции (рис.6) определяется по формуле

, (3.2.24)

где -- суммарный момент инерции всех деталей, непосредственно связанных с валом кривошипа, кг·.момент инерции от шатуна находится по формуле

, (3.2.25)

Здесь первое слагаемое учитывает поступательное перемещение шатуна (его центра тяжести), а второе -- вращательное движение (вокруг оси, проходящей через центр тяжести шатуна(его центр тяжести), а второе -- вращательное движение вокруг оси проходящей через центр тяжести шатуна; -- масса шатуна; -- радиус кривошипа; ? -- угол поворота кривошипа; -- длинна шатуна, а b -- расстояние от центра тяжести шатуна до его осей поворота; -- момент инерции шатуна при повороте относительно оси, проходящей через центр тяжести.

Приведенный момент инерции от поступательно движущейся массы находится из выражения

, (3.2.26)

где -- поступательно движущаяся масса.

3.2.3 Расчёт шагового двигателя

Произведем расчет шагового двигателя ДШР40-3,6-1000, который будет использоваться в механизме встряхевателя для пространственного перемещения платформы. Шаговый двигатель ДШР40-3,6-1000 наиболее подходит к данной конструкции прибора в связи с тем, что обеспечивается более точная отработка скорости перемещения платформы и не требуется введение обратной связи для отслеживания скорости перемещения. Расчет будем вести для одного двигателя, так как три установленных двигателя абсолютно идентичны.

Задание на проектирование

напряжение питания - U=5 [B];

момент нагрузки на валу - Мн= 0.8 Н*мм;

Шаг двигателя - ?ш=3,6°;

Число фаз - m=4;

Частота приемистости - fпр=130 [имп/сек].

Число обмоток управления в фазе n=4

Схема коммутации - четырёхфазная.

Режим работы - продолжительный.

Определение основных размеров двигателя

определим магнитную постоянную С.

Перед её вычислением выберем магнитный сплав типа ЮНДК - 15. Его основные данные:

Br = 0,75Tл;

Нс = 48000а/м - коэрцитивная сила;

I = 0,6; B? = 0,65Tл; ? = 3,6°; Коб=1.

Вычисляем число зубцов 2р и полюсов ротора Z:

; (3.2.27)

2р=26;

; (3.2.28)

Z=52;

По графику на рис. 7 выбираются величины коэффициента кр:

Рис.7. Зависимость относительной высоты
полюса ротора от момента на валу ШД.

Выбираем кр=0.38.

Тогда

; (3.2.29)

;

Рис.8. К определению максимального статического момента.

Максимальный статический синхронизирующий момент:

; (3.2.30)

Предварительно примем mв=0,1.

=Нмм;

Выбор величины отношения - длины пакета статора lст к диаметру расточки статора Дст. С целью получения большего быстродействия целесообразно выбирать большие значения коэффициента . В этом случае при одном и том же объеме ротора у машины с меньшим диаметром Дст значительно уменьшается момент инерции ротора и повышается частота приемистости при одном и том же моменте нагрузки. Однако охлаждение обмоток статора при этом ухудшается. Зависимость коэффициента от полезного момента Мв для шаговых двигателей приведена на рис.9.

Рис.9. К определению основных размеров ШД.

;

Определяем диаметр расточки статора и длину статора:

; (3.2.31)

;

; (3.2.32)

Lст=1,8*1,8=32,4 мм;

Диаметр и длинна ротора:

Наружный диаметр ротора Др отличается от диаметра статора на величину удвоенного воздушного зазора о (о=0,12мм);

Др=Дст-2?0; (3.2.33)

Др=17,27 мм;

Lp=Lст+(0,10,3). (3.2.34)

Принимаем Lp=Lст+2 [мм].

Lp=32,4 мм.

Предварительная оценка динамических свойств шагового двигателя

Предварительная оценка динамических свойств проектируемого ШД сводится к ориентировочному определению частоты приемистости двигателя, развивающего заданный полезный момент mв при работе на частоте приемистости fпр.

Определяем Н.Д.С. обмоток статора

; (3.2.35)

;

Ориентировочное значение нормализующей частоты:

; (3.2.36)

где ?=7,8 г/мм - удельный вес материала ротора

К?=0,8 - коэффициент учитывающий незаполненность межполюсного пространства ротора.

;

Из рис. 10 находим что для двигателя с полезным моментом 8 Н*мм значения коэффициента ?'=1,25сек-1 и постоянной времени обмоток Т=0,007 сек.

Рис.10. К определению динамических свойств ШД

Приведённое нормализованное значение постоянной времени:

; (3.2.37)

По универсальным динамическим характеристикам [ ] для шагового привода с параметрами:

?=1,16; ?'=1,25;mв=mт=0,1;

находим безразмерную частоту приемистости fпр':

а) ?=1; ?'=1сек-1; mв=mт=0,1 - fпр'=0,88;

б) ?=1; ?'=1,5 сек-1; mв=mт=0,1 - fпр'=0,82;

Ожидаемая частота приемистости: fпр= fпр'*?0;

а) fпр=0,54*165,78=145 имп/сек;

б) fпр=0,58*165,78=135 имп/сек.

Выбираем среднее значение:

fпр=140 имп/сек.

При величине полученной частоты fпр не больше заданной примерно на 10% расчет продолжается. У нас fпр по условию: fпр=130 имп/сек; а получилось fпр =140 имп/сек, что удовлетворяет 10%-ному барьеру. Следовательно, расчет продолжается; основные размеры ШД определены правильно.

Определение геометрии ротора

Расчётная высота полюса ротора:

; (3.2.37)

hп.р.=0,38*1,727=0,675 мм.

Полюсное деление ротора:

; (3.2.38)

;

Ширина полюсной дуги ротора:

вн=?*?p; (3.2.39)

вн=0,11 мм.

Действительная высота полюса ротора:

; (3.2.40)

Предварительно по графику, приведенному на рис.11, определяем коэффициент кв для двигателя с полезным моментом 0,8 Нмм.

Кв=0,36

Рис.11. К определению размеров ротора

Максимальное расстояние между соседними полюсами:

; (3.2.41)

;

Минимальное расстояние между соседними полюсами:

; (3.2.42)

dmin=0,02 мм;

Определение размеров листа пакета статора

Площадь паза статора:

; (3.2.43)

где

- плотность тока в обмотках статора (=13 А/мм2);

Кзап - коэффициент заполнения паза статора неизолированным проводом (Кзап=0,26);

Величины и Кзап берутся из графиков на рис. 12:

Рис. 12. К определению размеров паза статора

Sпаз=9,3 мм2;

Определение размеров листа пакета статора (будем насчитывать статор с полузакрытыми овальными пазами и зубцами с параллельными стенками).

Ширина зубца вз

Выбираем Вбmax=0,6 Тл; Вз=1,2Тл

Выбираем толщину листа пакета стали 0,25 мм. В соответствии с таблицей 2.4[стр.54, 14] для листов, покрываемых с одной стороны лаком, Кст=0,91.

(3.2.44)

вз=0,98 мм;

Принимаем вз=0.1*10-2 м.

Диаметры Д1 и Д2, определяющие форму паза, и расстояние h' между центрами окружностей с этими диаметрами.

hш=2 мм;

где

hш- высота усика,

; (3.2.45)

перемешивание акселерометр реакция пар

Расстояние между окружностями с диаметрами Д1 и Д2 будет:

h=(z/2)*(Д1-Д2)=(18/3,14*2)*(0,50-0,2)=9,8 мм (3.2.46)

Высота спинки ярма и наружный диаметр пакета статора. Высота спинки ярма статора определяется из выражения:

; (3.2.47)

Увеличиваем с целью повышения механической надёжности hc до 2мм.

Приняв Вс =1,0 Тл при В= 0.7 Тл, получим hc=2мм.

Наружный диаметр пакета статора:

Днст=Др+2hш+Д2+2h+Д1+2hс=1,776+2*0.2+0.2+2*0,98+0.5+0.2*2=52,36мм;

Ширина шлица паза статора ш определяется в основном диаметром изолированного провода обмотки и возможностями его укладки в пазы. Т. к. диаметр провода неизвестен, то задаемся приближенной шириной шлица ш=1,5мм.

Расчет магнитной цепи ШД

Определяем коэффициент воздушного зазора:

; (3.2.48)

Проводимость рассеяния ротора “звездочка” ШД

Проводимость рассеяния:

(3.2.49)

т. е. находим из графика на рис. 13 проводимость рассеяния ротора ШД

Коэффициент:

; (3.2.50)

Из рисунка для

=3,5 и dmin/dmax=0.02/0.11=0.18, находим к=0.28.

Рис.13. К определению величины проводимости рассеяния ротора ШД

Рис.14. К определению проводимости рассеяния ротора ШД

Расчетная проводимость рассеяния ротора:

Gm=k*Gэм=0.28*57*10-8=15.96*10-8 Вб/А ; (3.2.51)

В=0.52 Тл;

Fo=210А;

Максимальный статический синхронизирующий момент:

Мст max=1.3*p*B*F0*Дp*lp=1.3*12,5*0.52*210*1,776*3,44=10,8 Нмм; (3.2.52)

Коэффициент скоса пазов статора.

Принимаем скос пазов s=z. Коэффициент скоса пазов для первой гармоники момента:

; (3.2.53)

Максимальный статический синхронизирующий момент с учетом скоса пазов:

Мстmaxs= Мстmaxs*ks1=108*0.9=9,72Нмм; (3.2.54)

Расчет обмотки статора

Выбор изоляции обмотки.

Т. к. в задании не выставлены специальные условия по температуре и влажности, то принимаем их нормальными. Для обмотки статора выбираем провод марки ПЭВ-2.ГОСТ 5783-79.

Средняя длина полувитка обмотки статора:

; (3.2.55)

где к=4.

Площадь поперечного сечения провода обмотки управления:

; (3.2.56)

;

; (3.2.57)

;

где

пр - температура провода обмотки, грд;

окр - температура окружающей Среды, грд;

- температурный коэффициент сопротивления.

Выбираем провод ПЭВ-2 с Sпр:

Sпр = 0.1521 мм2

dиз = 0.50мм

dиз - диаметр изолированного провода;

Ширина выбранного шлица паза ш статора составляет 0.15

При этом ш / dиз = 0.15/0.050 = 3, что вполне допустимо.

Величина тока в одной обмотке управления:

I = j Sпр = 13102 0.14910-2 = 1.9А; (3.2.58)

Число витков одной обмотки управления:

об = F0 p / I = 21012.5 / 1.9= 1381 витка; (3.2.59)

Число обмоток статора:

n = 2m ;

n = 24=8; (3.2.60)

Число секций одной обмотки:

Sоб = z / m ; (3.2.61)

Sоб = 52 / 4 =13;

Число витков в секции:

с = об / Sоб ; (3.2.62)

с = 1381 / 13 = 106;

Полное число проводников в пазу:

N = 4 c ; (3.2.63)

N= 4106 = 424;

Уточненное значение коэффициента заполнения паза медью:

; (3.2.64)

kзап=0,67;

Сопротивление одной обмотки статора при температуре +25С:

; (3.2.65)

Rоб=13.4 Ом;

Сопротивление одной обмотки в нагретом состоянии:

Rоб= Rобк ; (3.2.66)

Rоб=13.42.26=16.88 Ом;

Уточненное значение тока одной обмотки в режиме фиксированной стоянки под током:

Iут=U/ Rоб; (3.2.67)

Iут =32/16,88=1,89 А;

Потребляемый из сети ток двигателя в режиме фиксированной стоянки под током:

Iдв=2Iут; (3.2.68)

Iдв =21,89=3,78 А;

Уточненное значение плотности тока в обмотках статора:

j= Iут/Sпр; (3.2.69)

j =1,89/0.149=12,6А/мм2

Индуктивность обмотки статора, соответствующая основному потоку через воздушный зазор:

;

; (3.2.70)

Индуктивность рассеяния обмотки статора

Предварительно определяем удельные магнитные проводимости

Удельная проводимость для потоков пазового рассеяния

; (3.2.71)

;

где

h2h1=h/2=0,98/2=4,9мм;

bn12(Д1+Д2)/2=(0.5+0.2)/2=3,5мм;

hш=0.2;

ш=0.15;

к=0.28.

Удельная проводимость для потоков `'лобового” рассеяния:

; (3.2.72)

где

q=z/(2pm)=50/(254)=0.5;

Удельная проводимость для потоков рассеяния через воздушный зазор:

; (3.2.73)

Результирующая удельная магнитная проводимость:

=п+лоб+; (3.2.74)

=1,55+0,51+0.032=2,092;

Индуктивность рассеяния обмотки статора:

; (3.2.75)

Электромагнитная постоянная времени обмотки управления

сек; (3.2.76)

Определение динамических параметров шагового двигателя

Момент инерции двигателя с подключенной нагрузкой.

Момент инерции вала ротора:

; (3.2.77)

Предварительно определяются диаметр вала :

Дв = кв *Др ; (3.2.78)

Дв = 0.,36*1,776 = 0.64 см;

Длина вала:

lв = 2lр; (3.2.79)

lв = 2*3,44 = 6,88 см;

Момент инерции сердечника ротора:

; (3.2.80)

;

Момент инерции полюсов ротора:

; (3.2.81)

;

Момент инерции двигателя:

Jш=Jв+Jс+Jп ; (3.2.82)

Jш =(0,84+2,8+13,6) 10-3=17,2410-5 кгмм2;

Момент инерции привода:

J=2Jш ; (3.2.83)

J =217,2410-3=34,4810-3 кгсм2;

Нормализующая частота:

; (3.2.84)

Коэффициент внутреннего демпфирования:

; (3.2.85)

Приведенный коэффициент внутреннего демпфирования:

=0; (3.2.86)

=0.002197,8=0,395;

Приведенная постоянная времени обмоток управления:

=T0; (3.2.87)

=0.0046197,8=0,9;

Уточненное относительное значение динамического момента:

; (3.2.88)

Динамические параметры ШД.

По УДХ для типового дискретного привода, имеющего параметры `=0,395; =0,9 и нагруженного моментом сопротивления типа “сухого трения” mт=0,74 находим относительную частоту приемистости fпр=0.71.

; (3.2.89)

Т.к. по заданию частота приемистости 130 имп/сек, а полученные результаты не выходят за рамки допустимого отклонения 13010% значит двигатель рассчитан правильно.

3.3 Расчёт фактора разделения

• Дадим краткую характеристику жидких сред, разделения которых на компоненты происходит в центрифуге. Кровь -- жидкая ткань, которая составляет внутреннюю среду организма. Она состоит из жидких частиц, которые называются плазмой. В плазме во взвешенном состоянии находятся форменные элементы (лейкоциты, эритроциты, тромбоциты). Ряд веществ распределён между собой и плазмой неравномерно. Удельный вес крови в среднем составляет 1,05. Эритроциты -- красные кровяные тельца, которые имеют форму двояковогнутого диска диаметром 7,2 - 7,5 мкм, объёмом 88 мкм3, массой 95 мкг. Их количество у здоровых людей от 4 миллионов до 5,5 миллионов в 1 мм3. Лейкоциты -- белые кровяные тельца, которые имеют округлую форму диаметром 10 - 15 мкм. Их количество у здоровых людей 6000 - 8000 в 1 мм3. Тромбоциты -- кровяные пластинки округлой формы диаметром 1,5 - 2,2 мкм. Их количество у здоровых людей 200000 - 400000 в 1 мм3. Моча жидкий продукт, который вырабатывается почками и имеет сложный химический состав. Её удельный вес от 1,002 - 1,03. Наличие в моче форм элементов свидетельствует о патологических процессах, поэтому их обнаружение является важным.
• Рассмотрим механизм центрифугирования на примере осаждения эритроцитов. Характерной особенностью этих форм элементов является отстаивание их на дне сосуда при сохранении крови в несвёрнутом состоянии. Кровь разделяется на два слоя: верхний прозрачный -- плазма; нижний -- осевшие эритроциты. Процесс реакции оседания эритроцитов (РОЭ) сложен и до конца ещё не выяснен. При этом на клетки действует сила тяжести мg, силы электростатического отталкивания Fэл, сила сопротивления средыFc, архимедова сила FА и другие. Норма РОЭ составляет 4 - 10 мм/час, т.е. за время 3600 с эритроциты проходят расстояния 4*(10-3 - 10-2) мм. Поставим задачу увеличения скорости оседания эритроцитов за время 180 - 600 с. Пусть длина пробирки 10 см. Считаем среднее расстояние, проходимое эритроцитами 5*10-2 м.
• Рассмотрим пробирку с кровью в обычном состоянии, т.е. в вертикальном
• mg+F_c1=ma₁ (3.3.1)
• положении. Согласно второму закону Ньютона сумма всех сил, действующих на частицу
• Проведём ось y по направлению движения тела и спроецируем на ось силы ускорения с учётом знаков, получим:
• mg-Fc1=ma1 (3.3.2)
• Fc1=m(g-a1) (3.3.3)
• Найдём ускорение а1 и формулы для пути
• (3.3.4)
• (3.3.5)
• Если S=7*10-3м, а t=3600c, то, подставляя в (3.3.5), получим:
• Если придать вращение центрифуге, то пробирка изменит своё положение на горизонтальное.
• Второй закон Ньютона:
• Fц=maц (3.3.8)
• maц- Fc2=ma2
• mg - Fc1=ma1 (3.3.9)
• maц - Fc2=ma2
• Положим, что в некоторый момент времени t0 ускорение а1 и а2 равны 0 (а1 = а2 = (0), то
• Fc1= mg (3.3.10)
• Fc2= maц
• Отношение центробежного ускорения к ускорению свободного падения принято называть фактором разделения. Это основной показатель работы центрифуги
• (3.3.11)
• Если подставить (3.4.11) в (3.4.10), то получим
• Fc1= mg (3.3.12)
• Fc2=mgfr
• Сила сопротивления Fc2= Fc1 fr (3.3.13)
• Если подставить (3.3.11) и (3.3.13) в (3.3.7), получим
• ma2=mgfr -Fc1 fr (3.3.14)
• (3.3.15)
• (3.3.16)
• Если затем выражение (3.3.3) подставить в (3.3.16),
• (3.3.17)
• Если (3.3.17) умножить на (3.3.14), получим:
• mgfr - Fc1 fr = ma1 fr (3.3.18)
• Уравнение (3.3.18) описывает движение частиц при центрифугировании. Найдём а2 для времени 180 с и 600 с, используя формулу (3.3.5).
• Если сравнить а1 и а2, окажется что фактор разделения колеблется в диапазоне от 250 до 2800.
• (3.3.19)
• где r -- радиус вращения.
• ?=160 - 530 рад/c
• n=1500 - 5000 об/мин

3.4 Построение графиков АЧХ и переходных процессов

Угловая скорость 200 /с (alfa=3.5 рад/с).

АЧХ, реализующие группу формул (2.2.36).

АЧХ на частотах, близких к 0, не превышает 0.00002 /c/гсм.

Переходные процессы Uзад=10 В.

При скачкообразном воздействии:

Максимальная величина угловой скорости составляет 4.4 рад/c, т.е. перерегулирование не превышает 25.7 %.

для момента двигателя Мдв00 амплитуда скачка достигает 140000 гсм, а установившийся режим наступает через 0.35 с. Переходный процесс сходится к 0.

При линейном нарастании напряжения Uзад=10t В:

для угловой скорости устройства - переходный процесс носит апериодический характер и переходит в режим линейного нарастания угловой скорости, начиная с 0.21 с.

для момента двигателя Мдв00 максимальный скачок момента не превышает 11600 гсм, а переходный процесс устанавливается через 1.9 с и стремится к величине 1400 гсм. Скачок момента достаточно велик. Необходимо задавать входное напряжение, изменяющееся по линейному закону, с меньшей амплитудой.

Переходные процессы по угловой скорости стенда при М00=0.3 гсм.

4. Исследовательская часть

В настоящем разделе проводится исследорвание работы установки как системы автоматического управления и анализ устойчивости системы во всем частном диапазоне по простому грубому критерию устойчивости Лебедева. Система управления установкой нелинейна, была проведена, как это было показано выше, линеаризация системы управления установкой, в результате которой масштабный коэффициент носит переменный характер, зависящий от задаваемой угловой скорости. переменным является не только масштабный коэффициент, но и полоса пропускания установки [19]. Необходимо исследовать устойчивость системы во всем диапазоне задаваемых угловых скоростей и оценить точностные характеристики установки. Режим устойчивой работы установки на различных угловых скоростях обеспечивается параметрами регулятора [4].

Из соотношения (2.2.50), описывающего зависимость переменного масштабного коэффициента от задающего напряжения и максимальной угловой скорости, может быть составлена зависимость между величиной угловой скорости, величиной масштабного коэффициента и уровнем задающего напряжения. Результаты расчета АЧХ замкнутой системы и математического моделирования должны подтвердить эту зависимость.

В табл. 4.1 приведена зависимость задаваемой угловой скорости, масштабного от задающего напряжения. Таблица рассчитана из следующих соотношений, поясняющих формулу (2.2.50)

В качестве примера для рассматриваемой реализации установки задается угловая скорость макс=200 /с, при этом задающее напряжение Uмакс= 10 В. Тогда величина угловой скорости 0 в диапазоне от 30 до 200 /с может быть обеспечена при задании напряжения Uзад. Указанные величины связаны соотношением:

(0)2 / (макс)2 = Uзад/ Uмакс

При исследовании ЛАЧХ и ФЧХ разомкнутой и АЧХ замкнутой системы установки по рассматриваемой схеме на угловых скоростях, указанных в табл. 4.1, были получены результаты по основным динамическим характеристикам системы, приведенные в табл. 4.1.

В некоторых графах табл. 4.2 после значения параметра стоит номер рисунка Приложения, где приведены указанные графики ЛАЧХ и ФЧХ разомкнутой и АЧХ замкнутой системы управления установкой.

Таблица 4.1

Соответствие входного напряжения, угловой скорости установки по рассматриваемой схеме и масштабного коэффициента.

№ п /п	Задаваемая угловая скорость, /с	Величина напряжения Uзад, В.	Величина масштабного коэффициента, /с / В
1	30	0.225	133,3
2	70	2.225	57.14
3	110	3.025	36.36
4	150	5.625	26.66
5	180	8.1	22.22
6	200	10	20

Из приведенных в табл. 4.2 данных видно, что при изменении угловой скорости от 30 /с до 200 /с полоса пропускания установки определяемая по АЧХ замкнутой системы, находится в пределах 14 - 15 Гц, с увеличением угловой скорости запасы по амплитуде и фазе уменьшаются от 25 до 23 дб и от 63 до 36, соответственно, и, как следствие, возрастает показатель колебательности системы от 1.09 до 1.77.

Таблица 4.2

Основные динамические характеристики установки по рассматриваемой схеме в зависимости от угловой скорости.

Угловая скорость, /с	Запас по амплитуде, дб.	Запас по фазе,	Полоса пропуска-ния, Гц. по Мдв/М00 по / Uзад	Показатель колебательности по Мдв/М00 по / Uзад	Масштабный коэффициент по угловой скорости, /с / В.	Коэффициент передачи по моменту двигателя, гсм/В
30	25	63	15 2.2	1.09 1.0 рис.3.5.24 п	133	min 2322 max 16090
70	24.5	56	14 3.3	2.2 1.0	57	min 1004 max 17550
110	24	50	14 6.5	1.35 1.0	36.4	min 638 max 19135
150	23.5	42	14.5 10	1.5 1.0	26.7	min 468 max 20597
180	23	38	14.5 12 рис.3.5.44 п	1.65 1.06	22.3	min 390 max 22340
200	23 рис.1 п	36 рис.1 п	14.5 рис.2 п 13.4 рис.4 п	1.77 рис.2 п 1.14 рис.4 п	20 рис.4 п	min 350 max 23429 рис.5 п

Масштабный коэффициент, определяемый по АЧХ замкнутой системы /Uзад, выражающий зависимость угловой скорости и задающего напряжения, уменьшается от 133 /с/В до 20 /с/В, что полностью соответствует расчетам по соотношению (2.50) и данным, приведенным в табл. 4.1. Полоса же пропускания системы, определяемая по той же АЧХ замкнутой системы /Uзад, возрастает от 2.2 Гц на угловой скорости 30 /с до 13.4 Гц на 200 /с.

Коэффициент передачи по моменту двигателя минимальный, взятый на частотах, близких к 0, убывает от 2322 гсм/В до 350 гсм/В, а максимальный, взятый на частотах, близких к 14 - 15 Гц, - возрастает от 16090 гсм/В до 23429 гсм/В.

Полученные результаты говорят о том, что установка сохраняет запасы устойчивости и высокую чувствительность во всем диапазоне угловых скоростей от 30 /с до 200 /с, однако, вследствие недопустимо высокой величины коэффициента передачи по моменту двигателя на частотах, близких к 14 - 15 Гц, а также достаточно малой величины полосы пропускания по задающему воздействию на угловых скоростях 30 - 100 /с, установки может работать только в режиме задания постоянных угловых скоростей [21].

Анализ АЧХ замкнутой системы, выражающих зависимость нестабильности задаваемой угловой скорости 00 от помехи М00 - момента сопротивления по оси вращения установки на рассмотреваемой угловой скорости показал, что на частотах, близких к 0, при значении момента 3 гсм, максимальная величина нестабильности угловой скорости понижается от величины 0.00039 /c при 30 /с до величины 0.00006 /c при 200 /с.

Результаты анализа графиков переходных процессов, приведены в табл. 4.3.

Исследования проводились при скачкообразном изменении напряжения и линейно нарастающем законе его изменения. В качестве амплитуды как скачкообразного, так и линейно нарастающего воздействия, брались напряжения, указанные в табл. 4.1. Как видно из табл. 4.3 и графиков переходных процессов, приведенных в приложении 1, (на которые есть ссылки в табл. 4.3), получена полная идентичность результатов расчета по формуле (2.2.50), построения АЧХ замкнутой системы по угловой скорости в зависимости от задающего воздействия и построения переходных процессов.

Таблица 4.3

Результаты анализа переходных процессов установки по рассматриваемой схеме в зависимости от угловой скорости.

Амплитуда задающего,	Задающее напряжение носит скачкообразный характер Uзад = Uазад	Задающее напряжение носит линейный характер Uзад = Uазадt
напряжения Uазад В	Получен-ная угловая скорость, рад / с (/c)	Время переходного процесса tр и перерегулирование	Величина скачка момента двигателя и время регулир. tр1	Полученная угловая скорость через 1 с, рад / с (/c)	Время переходного процесса и перерегулирование	Величина скачка момента двигателя и время регулир. tр1
0.225	0.523 (30)	tр = 0.4 с =0	3450 гсм tр1 = 0.4 с	0.523 (30)	tр = 0.24 с =0	Ммакс= 840 гсм Муст=150 гсм tр1 = 4.8 с
2.225	2.22 (70)	tр = 0.12 с =0	18450 гсм tр1 = 0.12 с	2.22 (70)	tр = 0.5 с =0	Ммакс=2675 гсм Муст=520 гсм tр1 = 1.9 с
3.025	1.92 (110)	tр = 0.166 с =7 %	44000 гсм tр1 = 0.18 с п	1.92 (110)	tр = 0.3 с =0	Ммакс=5000 гсм Муст=800 гсм tр1 = 1.8 с
5.625	2.6 (150)	tр = 0.18 с =15 %	80000 гсм tр1 = 0.24 с	2.6 (150)	tр = 0.28 с =0	Ммакс=7700 гсм Муст=1000 гсм tр1 = 1.8 с
8.1	3.14 (180)	tр = 0.24 с =22 %	114000 гсм tр1 = 0.28 с	3.14 (180)	tр = 0.26 с =0	Ммакс=10000 гсм Муст=1200 гсм tр1 = 1.8 с
10	3.5(200) рис. 8 п	tр = 0.3 с =25.7 % рис. 8 п	140000 гсм tр1 = 0.35 с рис. 9 п	3.5 (200) рис10 п	tр = 0.21 с =0 рис. 10 п	Ммакс=11600 гсм Муст=1400 гсм tр1 = 1.9 с рис. 11 п

Как видно из табл.4.3, при линейно нарастающем напряжении через 1 с уровень выходного сигнала совпадает с уровнем угловой скорости при задании скачкообразного воздействия той же амплитуды.

Вследствие того, что запасы устойчивости с ростом задаваемой угловой скорости понижаются и растет показатель колебательности системы (см. табл. 4.2), переходные процессы при скачкообразном задающем воздействии, начиная с угловых скоростей порядка 100 - 110 /c, носят колебательный характер и перерегулирование возрастает с 7 % на 110 /c до 25.7 % на 200 /c. На угловых скоростях менее 100 /c переходные процессы носят апериодический характер.

При скачкообразном входном воздействии момент двигателя возрастает от 3450 гсм на 30 /c до 140 000 гсм на 200 /c. Отсюда следует, что необходим режим постепенного набора угловой скорости вращения платформы, например, путем линейного нарастания задающего напряжения.

Во - первых, как следует из табл. 4.3, установившиеся значения моментов двигателя при линейном характере задающего напряжения не превышают максимального значения - 1400 гсм (на 200 /c), а, во - вторых, все переходные процессы по угловой скорости носят апериодический характер, что на высоких угловых скоростях является положительным свойством системы управления. Максимальные броски моментов и при линейном нарастании сигнала достаточно велики, поэтому амплитуда задающего напряжения при линейном характере его изменения не должна превышать 1 В. В этом случае угловую скорость в 200 /c стенд будет набирать за 10 с.

Представляют интерес переходные процессы, выражающие зависимость нестабильности угловой скорости от момента сопротивления по оси вращения платформы установки М00. Механизм отслеживания установки работает в синхронном режиме[12], поэтому момент от скручивания токоподводов и торсиона отсутствует и величина момента теоретически близка к нулю, М000, а практически представляет собой нормальный случайный.

На рис 12 п в Приложении показан переходный процесс для угловой скорости при задании момента по оси вращения установки в виде скачка М00=0.3 гсм. Из графика видно, что время переходного процесса не превышает 0.07 с. Величина нестабильности угловой скорости не превышает величины 0.000000459 рад/с или 0.0000263 /с.

Моделирование по алгоритму А-(t) [4], позволяющее оценить нестабильность 00 воспроизводимой установкой угловой скорости, показало: при одновременном действии помех,соответствующих полученной выше математической модели (2.2.10), нестабильность 00 имеет толерантный интервал 4.510-50.5510-5 /с. Максимальное значение 00 меньше 110-4 /с.

Оценка устойчивости системы управления по критерию А.Н. Лебедева.

Наглядные результаты для оценки устойчивости системы управления установки во всем частотном диапазоне можно получить, если воспользоваться простым грубым критерием устойчивости линейных непрерывных систем (ПГКУ) [13] Данные результаты рассмотрены в работах [14,10]. Суть данного критерия состоит в следующем.

Согласно [14] для характеристического уравнения вида:

Ak pk + Ak-1 pk-1 + … + A1p + A0 (4.1)

составляется ряд отношений:

, , ,… , , ( 4.2)

или

0, 1 , 2,,…, n-3, n-2. (4.3)

Составляется ряд четных (нечетных) отношений :

Ki = , i=2,3,…, n-2 (4.4)

и ряд последовательных отношений

ri = , i=1,2,…,n-2. (4.5)

Согласно [16], формулируются признаки устойчивости, неустойчивости и близости к границе устойчивости системы автоматического регулирования (САР), причем каждый из указанных признаков исключает все последующие:

Если все ri 2.5, i=1,2,…,n-2, то САР устойчива.

Одно из отношений (r1, rn-2) 1 - САР неустойчива.

Одно из отношений Ki1, i=2,3,…, n -2 - САР неустойчива.

Одно из отношений (K2, K3, Kn-2, Kn-3) 2 - САР неустойчива.

Одно из отношений Ki < 6, i =2,3,…, n -2, САР близка к границе устойчивости.

Все отношения Ki 6, i =2,3,…, n -2 и все отношения ri 2, i =1,2,…, n -2, то САР устойчива.

Все отношения Ki 6, i =2,3,…, n -2 и одно из отношений ri < 0.5, i =

= 1,2,…, n -2, САР неустойчива.

Все отношения Ki 6, i =2,3,…, n -2 и одно из отношений 0.5 ri < 2, i =1,2,…, n -2, САР близка к границе устойчивости.

Преобразуем передаточные функции системы управления установкой по рассматриваемой схеме к виду, удобному для анализа устойчивости посредством простого грубого критерия устойчивости.

С помощью пакетов MATHEMATICA 2.2. [6,2, 1,18] и REDUCE [7], передаточные функции преобразуются к виду:

anpn + an-1pn-1 +…+ a1p + a0

Wраз (p)= . (4.6)

bmpm + bm-1pm-1 +… b1p + b0

Согласно [5] передаточная функция замкнутой системы после приведения соответствующих степеней при p определяется через передаточную функцию разомкнутой системы (2.2.25) и имеет вид:

anpn + an-1pn-1 +…+ a1p + a0

Wз.с. (p)= . (4.7)

ckpk + ck-1pk-1 +… c1p + c0

В нашем случае исследуется передаточная функция замкнутой системы по управляющему воздействию, связывающая выходную информацию по угловой скорости с управляющим воздействием Uзад, и передаточная функция замкнутой системы по возмущающему воздействию W00,M00(p) выходную информацию по угловой скорости с возмущающим воздействием М00.

Преобразуем передаточные функции системы управления установкой к виду, удобному для анализа посредством простого грубого критерия устойчивости. С помощью пакетов MATHEMATICA 2.2. [6,2, 1,18] и REDUCE [7], передаточные функции преобразуются к указанному виду.

В нашем случае исследуется передаточная функция замкнутой системы по управляющему воздействию, связывающая выходную информацию по угловой скорости с управляющим воздействием Uзад В нашем случае- это передаточная функция W,Uзад(р) в группе формул (2.2.51).

Как следует из соотношения (2.2.50), масштабный коэффициент установки зависит от скорости вращения платформы . Поэтому оценка устойчивости системы производилась в контрольных точках при изменении угла поворота платформы от 0 до 360 с шагом 36. Таким образом, получены 10 контрольных точек, по которым можно судить об устойчивости системы при различных углах поворота платформы.

На рис. 17 приведены значения ri , зависящие от порядковых номеров i и от угловой скорости (Р1 соответствует 36О, а Р10 - 360О).

В [10] приведены коэффициенты Ki для работы установки при от 36О до 360О с шагом 36О. На рис. 18 значения данной таблицы представлены графически в виде зависимости значений Ki, зависящих от порядковых номеров i и от угловой скорости (Р1 соотвествует 36О, а Р10 - 360О).

Таким образом, из рис. 17 и 18 следует, что для = 0O существуют i, i=7..15 и для любого (0O,360O), существуют i, i=8..15, при которых выполняется

1< Ki < 6, из чего можно сделать вывод, что система управления установкой сравнительно близка к границе устойчивости во всем спектре частот.

Рис. 17. Значения коэффициентов Лебедева ri в режиме работы установки

Рис. 18. Значения коэффициентов Лебедева Ki

Заключение

В результате выполнения бакалаврской работы по модернизации прецизионного одноосного управляемого основания для медицинских целей были проведены следующие работы и получены следующие результаты:

Произведена замена шести кварцевых акселерометров на четыре акселерометра тогоже типа для упрощения схемы и исключение из системы управления установкой датчика угловой скорости.

В результате расчета основных параметров прибора коэффициент демпфирования n=4.0310-3 Нм, маятниковость ml=0.1610-8 Нм, крутизна датчика момента kдм=1.13 Нм/А.

Проведена разработка пробиркодержателя для центрифугирования

Проведена разработка качающейся платформы для целей культивирования микроорганизмов. В экономической части рассчитана себестоимость изготовления партии модернизированных приборов, определен срок окупаемости дополнительных капиталовложений - приблизительно 8 месяцев.

Литература

1. Бахвалов Н.С. Численные методы. - М.: Наука,1973. - 631 с.

2. Березин И.С., Жидков Н.П. Методы вычислений. - М.: Наука, 1959-1960. Т.1- 464 с; Т.2 - 620 с.

3. Бессекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. - М.: Наука, 1975. - 767 с.

4. Бессекерский В.А., Фабрикант Е.А. Динамический синтез систем гироскопической стабилизации. - Л.: Судостроение, 1968. - 351 с.

5. Бессекерский В.А. Динамический синтез систем автоматического регулирования. - М.: Наука, 1970. - 575 с.

6. Демидович Б.П., Марон И.А., Шувалова Э.З. Численные методы анализа. - М.: Физматгиз, 1963. - 400 с.

7. Демидович Б.П., Марон И.А. Основы вычислительной математики. - М.: Наука, 1966. - 664 с.

8. Дубенский А.А. Бесконтактные двигатели постоянного тока. - М.: Энергия, 1967. - 144 c.

9. Кац А.М., Канторович А.С. Руководство по приборам и оборудованию для медико-биологических исследований. //Ленинград. «Медицина». Ленинградское отделение. 1976.- 253 с.

10. Калихман Д.М. Основы проектирования управляемых оснований с инерциальными чувствительными элементами для контроля гироскопических приборов. - Саратов: Изд.-во Сарат. Гос. Техн. Университета, 2001. - 336 с.

11. Калихман Д.М. Прецизионные стенды для контроля датчиков угловых скоростей на основе акселерометров линейных ускорений // Изв. вузов. Приборостроение. 2001.- № 4, т. 44. - С. 18-23.

12. Калихман Д.М. Прецизионная установка для воспроизведения угловых скоростей. // Измерительная техника. 2001.- №4. - С. 25-28.

13. Калихман Д.М., Нахов С.Ф. Одноосное прецизионное широкодиапазонное управляемое основание с инерциальными чувствительными элементами. // 8 Санкт - Петербургская международная конференция по инерциальным навигационным системам. - СПб.: Изд. - во ЦНИИ «Электроприбор», 2001. - С. 115-117.

14. Калихман Д.М., Нахов С.Ф. Одноосный широкодиапазонный вращающийся стенд с инерциальными чувствительными элементами // Гироскопия и навигация. 2001. - №2. - С. 79- 89.

15. Куропаткин П.В. Теория автоматического управления. - М.: Высшая школа, 1973. - 528 с.

16. Лебедев А.Н. Простой и грубый критерий устойчивости в форме графа // Изв. вузов СССР. Приборостроение. - 1969. - Т. XII. - №2.

17. Математика и САПР. В 2 кн. Кн.1: Пер. с франц. П.Шенен, М.Коснар, И. Гардан и др. - М.: Мир, 1988. - 204 с.

18. Математика и САПР. В 2 кн. Кн.2: Пер. с франц. П.Жермен- Лакур, П.Л.Жорж, Ф.Пистр, П. Безье. - М.: Мир, 1989. - 264 с.

19. Основы автоматического управления / Под ред. В.С. Пугачева. - М.: Наука, 1968. - 679 с.

20. Патент RU 2142643 C1 6 G 01 P 21/00, приоритет от 10.07.1996. Широкодиапазонный стенд для контроля измерителей угловых скоростей / Калихман Д.М., Калихман Л.Я., Калдымов Н.А. и др. Зарегистрир. в Гос. реестре изобр. 10.12.99.// Б.И. 1999.

21. Плотников П.К. Измерительные гироскопические системы. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1976. - 167 с.

22. Справочник металиста. Под ред. д.т.н. Н.С. Ачеркана. Машиностроение. М.:1965. 1006 с.

23. С++. Язык программирования. - М.: ИВК-СОФТ, 1991. - 313 с.

Приложение

1. Графики АФЧХ и переходных процессов.

 

2. Программа реализации математической модели устройства

Выполнена на алгоритмическом языке Borland С++ версии 3.1.

Назначение: производит расчет амплидудно - фазовых частотных характеристик управляемого основания по схеме 1.12 в первом и во втором режиме работы.

Входные данные:

- файл данных, содержащий параметры передаточных функций управляемого основания;

Выходные данные:

- файл данных, содержащий значения частоты в Гц, круговой частоты в 1/c, амплитудные значения частотной характеристики, значения полного угла, реальной и мнимой части передаточной функции и значение арктангенса угла фазовой характеристики.

Метод: алгоритм сводится к вычислению параметров АФЧХ, причем значение полного угла рассчитывается с учетом сектора попадания точки расчета АФЧХ во избежание потери знака при расчете арктангенса, например, в 3 четверти значений тригонометрических функций.

Ограничения: значение частоты не дожнобыть больше 0.

#include <complex.h>

#include <math.h>

#include <process.h>

#include <ctype.h>

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <stdlib.h>

complex c,s,funper;

int nom_fun,sup,sup1,sup2,supp;

double nom,bp1,bp2,bptau,bpc,funmod,w1,ast,uap;

double pi=4*atan(1.);

const double shag= 10; // шаг

const double wbeg= 1.0; // {начало}

const double wend= 1000; // {конец}

const float dobavka =0; // {степень(добавка) + -вверху - внизу}

FILE *out,*in;

void fun0(void);

void fun01(void);

void fun1(void);

void fun2(void);

void fun3(void);

void fun4(void);

void fun5(void);

void fun6(void);

void fun7(void);

void fun8(void);

complex popravka(complex wr,float dob);

void pechat(char *ss,complex wr,float dob);

double modul(complex wr1);

int countround,sector,sectorpred,naprav,colsect,n,m;

complex Wrs1,Wrs2,Falfa,Falfa_,Fbeta1,Fbeta2,Fbetatau,Fbetac,Wreg1st,Wregtaust,Wregtaust_;

complex Wregcst,ktau,kc,Walfa,Wbeta1,Wbeta2,Wbetatau,Wbetac,Wreg1os,Wreg2os,Wregtauos;

complex Wregcos,Wuos1,Wuos2,Wuostau,Wuosc,Wst1,Wk1,Wktau,Wktau1,Wkc,Wf1,Wftau,Wfc,Zftau;

complex Zfc,Wa1,Wa2,Wregcst1,W11,W12,W13,W14,W21,W22,W23,W24,W31,W32,W33,W34,W41,W42,W43,W44;

complex W51,W52,W53,W54,W11_,W12_,W13_,W14_,W21_,W22_,W23_,W24_,W31_,W32_,W33_,W34_,W41_,W42_;

complex W51_,W52_,W53_,W54_,W43_,W44_,Fzs1,Fzs2;

double H1,H2,Rotau,Roc,q,alfa,Ia,na,Ib1,nb1,Ib2,nb2,Itau,ntau,mltau,Ic,nc,mlc,Kdu1,Kdm1,Kc1;

double t11,t21,t31,t41,t51,Kdu2,Kdm2,Kc2,t12,t22,t32,t42,t52,Kytau1,Kdutau,Kdmtau,Rdmtau;

double Rtau1,Rtau2,tftau,tftau1,Kytau,t1tau,t2tau,Atau1,Atau2,Atau11,Atau22,Kyc1,Kduc,Kdmc;

double Rdmc,Rc1,Rc2,tfc,tfc1,Kyc,t1c,t2c,Ac1,Ac2,Ac11,Ac22,Rf1,tf11,tf12,tf13,Kk1,Kk10,Ak1;

double Tetk1,Tet1,tk1,Kktau,Kktau0,Aktau,Tetktau,Tettau,tktau,Kktau1,Ktau0,Aktau1,Tetktau1;

double Tettau1,tktau1,Kkc,Kkc0,Akc,Tetkc,Tetc,tkc,Kst1,t6,t7,t8,t9,w0,delta,wk,Ra1,Ka1;

double ta11,ta12,ta13,Ra2,Ka2,ta21,ta22,ta23,Kf1,ctau,cc;

void fun1(void)

{

Wuos1=Kc1*(t11*s+1)*(t21*s+1)/(s*(t31*s+1)*(t41*s+1)*(t51*s+1)*(t51*s+1));

Wuos2=Kc2*(t12*s+1)*(t22*s+1)/(s*(t32*s+1)*(t42*s+1)*(t52*s+1)*(t52*s+1));;

Wuostau=Kytau*(t1tau*s+1)*(Atau2*s*s+Atau1*s+1)/(s*(t2tau*s+1)*(Atau22*s*s+Atau11*s+1));

Wuosc=Kyc*(t1c*s+1)*(Ac2*s*s+Ac1*s+1)/(s*(t2c*s+1)*(Ac22*s*s+Ac11*s+1));

Wst1=Kst1*(t6*s+1)*(t7*s+1)/(s*(t8*s+1)*(t9*s+1));

Wk1=Kk1*(tk1*tk1*s*s+(tk1/Tetk1)*(1+Kk10*Ak1/Kk1)*s+1)/(Tet1*tk1*tk1*s*s+tk1*s/Tetk1+1);

Wktau=Kktau*(tktau*tktau*s*s+(tktau/Tetktau)*(1+Kktau0*Aktau/Kktau)*s+1)/(Tettau*tktau*tktau*s*s+tktau*s/Tetktau+1);

Wktau1=Kktau1*(tktau1*tktau1*s*s+(tktau1/Tetktau1)*(1+Ktau0*Aktau1/Kktau1)*s+1)/(Tettau1*tktau1*tktau1*s*s+tktau1*s/Tetktau1+1);

Wkc=Kkc*(tkc*tkc*s*s+(tkc/Tetkc)*(1.0+Kkc0*Akc/Kkc)*s+1.0)/(Tetc*tkc*tkc*s*s+tkc*s/Tetkc+1.0);

Wf1=Kf1/((tf11*s+1)*(tf12*s+1)*(tf13*s+1));

Wftau=Rtau2/((Rdmtau+Rtau1+Rtau2)*(tftau*s+1));

Wfc=Rc2/((Rdmc+Rc1+Rc2)*(tfc*s+1));

}

void fun2(void)

{

Zftau=(Rdmtau+Rtau1+Rtau2)*(tftau*s+1)/(tftau1*s+1);

Zfc=(Rdmc+Rc1+Rc2)*(tfc*s+1)/(tfc1*s+1);

Wa1=Ra1*Ka1/((ta11*s+1)*(ta12*s+1)*(ta13*s+1));

Wa2=Ra2*Ka2/((ta21*s+1)*(ta22*s+1)*(ta23*s+1));

Walfa=1.0/(Ia*s*s+na*s);

Wbeta1=1.0/(Ib1*s*s+nb1*s);

Wbeta2=1.0/(Ib2*s*s+nb2*s);

Wbetatau=1.0/(Itau*s*s+ntau*s+ctau);

Wbetac=1.0/(Ic*s*s+nc*s+cc);

}

void fun3(void)

{

Wreg1os=Kdu1*Wuos1*Kdm1;

Wreg2os=Kdu2*Wuos2*Kdm2;

Wregtauos=Kdutau*Wuostau*Kdmtau/Zftau;

Wregcos=Kduc*Wuosc*Kdmc/Zfc;

Fbeta1=Wbeta1/(1+Wbeta1*Wreg1os);

Fbeta2=Wbeta2/(1+Wbeta2*Wreg2os);

Falfa=Walfa/(1+Walfa*(H1*H1*s*s*Fbeta1+H2*H2*s*s*Fbeta2));

Falfa_=Walfa/(1+Walfa*H2*H2*s*s*Fbeta2);

Fbetatau=Wbetatau/(1+Wbetatau*Wregtauos);

Fbetac=(1+Wbetac*Wregcos);

Fbetac=Wbetac/Fbetac;

}

void fun4(void)

{

Wreg1st=Kdu1*Wuos1*Rf1*Wf1*Wk1*Wst1;

Wregtaust=Wregtauos*Zftau*Wftau*Kytau1*Wktau*Wst1/Kdmtau;

Wregtaust_=Wregtauos*Zftau*Wftau*Kytau1*Wktau1*Wst1/Kdmtau;

//Wregcst1=Kduc;

Wregcst=Kyc1*Kduc*Wkc*Wst1*Wuosc*Wfc;

ktau=mltau*Rotau*s*s/q;

kc=mlc*Roc*s*alfa/q;

Wrs1=Falfa*(H1*s*Fbeta1*Wreg1st+ktau*Fbetatau*n*Wregtaust);

Wrs2=Falfa_*(kc*Fbetac*m*Wregcst+ktau*Fbetatau*n*Wregtaust_);

Fzs1=Wrs1/(1+Wrs1);

Fzs2=Wrs2/(1+Wrs2);

}

void fun5(void)

{ W11=s*Falfa*57.3/(1+Wrs1);

W12=Wrs1/(1+Wrs1);

W13=W11*H1*Fbeta1*Wreg1st/(Wk1*Wst1*57.3);

W14=W11*ktau*Fbetatau*Wregtaust/(s*Wktau*Wst1*57.3);

W21=W11*Wst1;

W22=W21*W12/(W11*Wrs1);

W23=W21*W13/W11;

W24=W21*W14/W11;

W31=W11*(H1*s*Fbeta1*Wreg1os+Wreg1st*(Fbeta1*Wreg1os-1))*4.85e-6;

W32=W31*W12/W11;

}

void fun6(void)

{

W33=W31*W13/W11;

W34=W31*W14/W11;

W41=W11*n*Wregtaust*(1-Fbetatau*Wregtauos)*4.85e-6;

W42=W41*W12/W11;

W43=W41*W13/W11;

W44=W41*W14/W11;

W51=W11*H2*s*Fbeta2*Wreg2os*4.85e-6;

W52=W51*W12/W11;

W53=W51*W13/W11;

W54=W51*W14/W11;

}

void fun7(void)

{ W11_=s*Falfa_*57.3/(1+Wrs2);

W12_=Wrs2/(1+Wrs2);

W13_=W11_*kc*Fbetac*Wregcst/(s*Wkc*Wst1*57.3);

W14_=W11_*ktau*Fbetatau*Wregtaust_/(s*Wktau1*Wst1*57.3);

W21_=W11_*Wst1;

W22_=W21_*W12_/(W11_*Wrs2);

W23_=W21_*W13_/W11_;

W24_=W21_*W14_/W11_;

W31_=W11_*m*Wregcst*(1-Fbetac*Wregcos)*4.85e-6;

W32_=W31_*W12_/W11_;

}

void fun8(void)

{

W33_=W31_*W13_/W11_;

W34_=W31_*W14_/W11_;

W41_=W11_*n*Wregtaust_*(1-Fbetatau*Wregtauos)*4.85e-6;

W42_=W41_*W12_/W11_;

W43_=W41_*W13_/W11_;

W44_=W41_*W14_/W11_;

W51_=W11_*H2*s*Fbeta2*Wreg2os*4.85e-6;

W52_=W51_*W12_/W11_;

W53_=W51_*W13_/W11_;

W54_=W51_*W14_/W11_;

}

void fun01(void)

{

s=complex(0,w1);

fun1();

fun2();

fun3();

fun4();

switch (sup1)

{ case 1:

printf("\n Вести расчет для:1 - ДУС-ЧЭ,2-ДУС-ИП,3-тангенц. акселер.,4-центростр. акселером.\n");

scanf("%i",&sup2);

switch (sup2)

{

case 1:

funper=Fbeta1*Wreg1os*Kdu1*Wuos1*Wa1;

funmod=modul(funper);

bp1=2.06e5*uap/funmod;

fprintf(out,"Уровень сигнала betaп для ДУС-ЧЭ: %lf дуг. сек.\n",bp1);

funmod=modul(Fbeta1);

fprintf(out,"Модуль Fbeta1: %lf\n",funmod);

funmod=modul(Wreg1os);

fprintf(out,"Модуль Wreg1os: %lf\n",funmod);

funmod=modul(Wuos1);

fprintf(out,"Модуль Wuos1: %lf\n",funmod);

funmod=modul(Wa1);

fprintf(out,"Модуль Wa1: %lf\n",funmod);

break;

case 2:

funper=Fbeta2*Wreg2os*Kdu2*Wuos2*Wa2;

funmod=modul(funper);

bp2=2.06e5*uap/funmod;

fprintf(out,"Уровень сигнала betaп для ДУС-ИП: %lf дуг. сек.\n",bp2);

funmod=modul(Fbeta2);

fprintf(out,"Модуль Fbeta2: %lf\n",funmod);

funmod=modul(Wreg2os);

fprintf(out,"Модуль Wreg2os: %lf\n",funmod);

funmod=modul(Wuos2);

fprintf(out,"Модуль Wuos2: %lf\n",funmod);

funmod=modul(Wa2);

fprintf(out,"Модуль Wa2: %lf\n",funmod);

break;

case 3:

funper=Fbetatau*Wregtauos*Kdutau*Wuostau*Wftau*Kytau1;

funmod=modul(funper);

bptau=2.06e5*uap/funmod;

fprintf(out,"Уровень сигнала betaп для тангенциального акселерометра: %lf дуг. сек.\n",bptau);

funmod=modul(Fbetatau);

fprintf(out,"Модуль Fbetatau: %lf\n",funmod);

funmod=modul(Wregtauos);

fprintf(out,"Модуль Wregtauos: %lf\n",funmod);

funmod=modul(Wftau);

fprintf(out,"Модуль Wftau: %lf\n",funmod);

funmod=modul(Wuostau);

fprintf(out,"Модуль Wuostau: %lf\n",funmod);

break;

case 4:

funper=Fbetac*Wregcos*Kduc*Wuosc*Wfc*Kyc1;

funmod=modul(funper);

bpc=2.06e5*uap/funmod;

fprintf(out,"Уровень сигнала betaп для центростремительного акселерометра: %lf дуг. сек.\n",bpc);

funmod=modul(Fbetac);

fprintf(out,"Модуль Fbetac: %lf\n",funmod);

funmod=modul(Wregcos);

fprintf(out,"Модуль Wregcos: %lf\n",funmod);

funmod=modul(Wfc);

fprintf(out,"Модуль Wfc: %lf\n",funmod);

funmod=modul(Wuosc);

fprintf(out,"Модуль Wuosc: %lf\n",funmod);

break;

default: exit(1);

}

break;

case 2: printf("\n Вести расчет для:1 - ДУС-ЧЭ,2-ДУС-ИП,3-тангенц. акселер.,4-центростр. акселером.\n");

scanf("%i",&sup2);

switch (sup2)

{

case 1:

uap=ast*H1*Ra1*Ka1/(Kdm1*57.3);

funper=Fbeta1*Wreg1os*Kdu1*Wuos1*Wa1;

funmod=modul(funper);

bp1=2.06e5*uap/funmod;

fprintf(out,"Уровень сигнала betaп для ДУС-ЧЭ: %lf дуг. сек.\n",bp1);

funmod=modul(Fbeta1);

fprintf(out,"Модуль Fbeta1: %lf\n",funmod);

funmod=modul(Wreg1os);

fprintf(out,"Модуль Wreg1os: %lf\n",funmod);

funmod=modul(Wuos1);

fprintf(out,"Модуль Wuos1: %lf\n",funmod);

funmod=modul(Wa1);

fprintf(out,"Модуль Wa1: %lf\n",funmod);

break;

case 2:

uap=ast*H2*Ra2*Ka2/(Kdm2*57.3);

funper=Fbeta2*Wreg2os*Kdu2*Wuos2*Wa2;

funmod=modul(funper);

bp2=2.06e5*uap/funmod;

fprintf(out,"Уровень сигнала betaп для ДУС-ИП: %lf дуг. сек.\n",bp2);

funmod=modul(Fbeta2);

fprintf(out,"Модуль Fbeta2: %lf\n",funmod);

funmod=modul(Wreg2os);

fprintf(out,"Модуль Wreg2os: %lf\n",funmod);

funmod=modul(Wuos2);

fprintf(out,"Модуль Wuos2: %lf\n",funmod);

funmod=modul(Wa2);

fprintf(out,"Модуль Wa2: %lf\n",funmod);

break;

case 3:

funper=Fbetatau*Wregtauos*Kdutau*Wuostau*Wftau*Kytau1;

funmod=modul(funper);

uap=ast*mltau*Rtau2*Kytau1/(9.8*Kdmtau); //Kst

bptau=2.06e5*uap/funmod;

fprintf(out,"Уровень сигнала betaп для тангенциального акселерометра: %lf дуг. сек.\n",bptau);

funmod=modul(Fbetatau);

fprintf(out,"Модуль Fbetatau: %lf\n",funmod);

funmod=modul(Wregtauos);

fprintf(out,"Модуль Wregtauos: %lf\n",funmod);

funmod=modul(Wftau);

fprintf(out,"Модуль Wftau: %lf\n",funmod);

funmod=modul(Wuostau);

fprintf(out,"Модуль Wuostau: %lf\n",funmod);

break;

case 4:

funper=Fbetac*Wregcos*Kduc*Wfc*Wuosc*Kyc1;

funmod=modul(funper);

uap=mlc*Rc2*Kyc1/(9.8*Kdmc);

bpc=2.06e5*uap/funmod;

fprintf(out,"Уровень сигнала betaп для центростремительного акселерометра: %lf дуг. сек.\n",bpc);

funmod=modul(Fbetac);

fprintf(out,"Модуль Fbetac: %lf\n",funmod);

funmod=modul(Wregcos);

fprintf(out,"Модуль Wregcos: %lf\n",funmod);

funmod=modul(Wfc);

fprintf(out,"Модуль Wfc: %lf\n",funmod);

funmod=modul(Wuosc);

fprintf(out,"Модуль Wuosc: %lf\n",funmod);

break;

default: exit(1);

}

break;

default: exit(1);

}

}

void fun0 (void) //{основная функция}

{

s=complex(0,nom);

fun1();

fun2();

fun3();

fun4();

fun5();

fun6();

fun7();

fun8();

switch (sup)

{

case 1: switch (nom_fun)

{

case 1:c=Wrs1;break;

case 2:c=Wrs2;break;

case 3:c=Falfa;break;

case 4:c=Falfa_;break;

case 5:c=Fbeta1;break;

case 6:c=Fbeta2;break;

case 7:c=Fbetatau;break;

case 8:c=Fbetac;break;

case 9:c=Wreg1st;break;

case 10:c=Wregtaust;break;

case 11:c=Wregtaust_;break;

case 12:c=Wregcst;break;

case 13:c=Wk1;break;

case 14:c=Wktau;break;

case 15:c=Wktau1;break;

case 16:c=Wkc;break;

// case 17:c=Wregcst;break;

default: exit(1);

}

break;

case 2: switch (nom_fun)

{

case 1:c=W11;break;

case 2:c=W12;break;

case 3:c=W13;break;

case 4:c=W14;break;

case 5:c=W21;break;

case 6:c=W22;break;

case 7:c=W23;break;

case 8:c=W24;break;

case 9:c=W31;break;

case 10:c=W32;break;

case 11:c=W33;break;

case 12:c=W34;break;

case 13:c=W41;break;

case 14:c=W42;break;

case 15:c=W43;break;

case 16:c=W44;break;

case 17:c=W51;break;

case 18:c=W52;break;

case 19:c=W53;break;

case 20:c=W54;break;

case 21:c=Fzs1;break;

default: exit(1);

}

break;

case 3: switch (nom_fun)

{

case 1:c=W11_;break;

case 2:c=W12_;break;

case 3:c=W13_;break;

case 4:c=W14_;break;

case 5:c=W21_;break;

case 6:c=W22_;break;

case 7:c=W23_;break;

case 8:c=W24_;break;

case 9:c=W31_;break;

case 10:c=W32_;break;

case 11:c=W33_;break;

case 12:c=W34_;break;

case 13:c=W41_;break;

case 14:c=W42_;break;

case 15:c=W43_;break;

case 16:c=W44_;break;

case 17:c=W51_;break;

case 18:c=W52_;break;

case 19:c=W53_;break;

case 20:c=W54_;break;

case 21:c=Fzs2;break;

default: exit(1);

}

break;

default: exit(1);

}

}

complex popravka(complex wr,float dob)

{ complex k;

int i,j;

if (dob<0) j=-1;else j=1;

if (dob==0) j=0;

dob=abs(dob);

k=complex(0,nom);

for(i=2;i<=dob;i++)

{

k=k*k;

}

if (j>0) wr=wr*k;

else if (j<0) wr=wr/k;

return(wr);

}

void pechat(char *ss,complex wr,float dob)

{

double re,co,n1,F,F1,Am,Am20l;

complex wr1;

wr1=wr;

wr=popravka(wr,dob);

re=real(wr); co=imag(wr);

Am=sqrt(re*re+co*co);

Am20l=20*log10(Am);

n1=nom/(2*pi);

fprintf(out,"%8.3f %8.3f %16.6f %12.6f ",nom,n1,Am,Am20l);

F=co/re;

F=atan(F);

F=F*57.3;

if (strstr(ss," ")!=NULL)

{ F1=imag(wr1)/real(wr1);

F1=atan(F1);

F1=(6.28*countround+3.14/2*(-2*(1-naprav)+(sector-fmod((double)sector,(double)2)))+F1)*57.3;

fprintf(out,"%16.6f %16.6f %16.6f %16.6f\n",F1+90*dob,re,co,F);}

else fprintf(out,"\n");

}

double modul(complex wr1)

{double re,co;

// complex wr1;

re=real(wr1); co=imag(wr1);

return(sqrt(re*re+co*co));

}

void main (void)

{

char *s1;

s1="stend.dat";//Исходные данные для режима 1

//s1="stenddva.dat";//Исходные данные для режима 2

if ((out = fopen("res.dat", "wt")) == NULL)

{

fprintf(stderr, "Не могу открыть файл.\n");

exit(1);

}

if ((in = fopen( s1, "rt")) == NULL)

{

fprintf(stderr, "Не могу открыть файл.\n");

exit(1);

}

printf("\n Расчет уровня betaп - 1 или АЧХ-любая другая цифра : ");

scanf("%i",&supp);

if(supp==1) goto l1;

printf("\nЗадайте начальную частоту в 1/сек (w) : ");

scanf("%lf",&wbeg);

printf("\nЗадайте конечную частоту в 1/сек (w) : ");

scanf("%lf",&wend);

printf("\nЗадайте шаг изменения частоты : ");

scanf("%lf",&shag);

printf("\n Расчет системы управления:1 - разомкнутая, 2 - замкн. 1-й диап.,3 -замкн. 2-й диап. \n");

scanf("%i",&sup);

switch (sup)

{

case 1:

printf("\nНажмите клавишу соответствующую номеру передаточной функции: \n");

printf("\n АФЧХ разомкнутой системы 1 режим: 1");

printf("\n АФЧХ разомкнутой системы 2 режим: 2");

printf("\n АФЧХ объекта управления 1 режим: 3");

printf("\n АФЧХ объекта управления 2 режим: 4");

printf("\n АФЧХ ДУС - чувствительного элемента стенда: 5");

printf("\n АФЧХ ДУС - испытуемого прибора: 6");

printf("\n АФЧ тангенциального акселерометра: 7");

printf("\n АФЧХ центростремительного акселерометра: 8");

printf("\n АФЧХ регулятора по углу чувствительного элемента: 9");

printf("\n АФЧХ регулятора по углу тангенциального акселерометра 1 режим: 10");

printf("\n АФЧХ регулятора по углу тангенциального акселерометра 2 режим: 11");

printf("\n АФЧХ регулятора по углу центростремительного акселерометра 2 режим: 12");

printf("\n АФЧХ корректирующего устройства регулятора по углу ЧЭ: 13");

printf("\n АФЧХ корректирующего устройства регулятора по углу тангенциального акселерометра 1 режим: 14");

printf("\n АФЧХ корректирующего устройства регулятора по углу тангенциального акселерометра 2 режим: 15");

printf("\n АФЧХ корректирующего устройства регулятора по углу центростремительного акселерометра 2 режим: 16");

printf("\n Номер клавиши ? : ");

scanf("%i",&nom_fun);

switch (nom_fun)

{

case 1:

fprintf(out,"АФЧХ разомкнутой системы 1 режим:\n");

break;

case 2:

fprintf(out,"АФЧХ разомкнутой системы 2 режим:\n");

break;

case 3:

fprintf(out,"АФЧХ объекта управления 1 режим:\n");

break;

case 4:

fprintf(out,"АФЧХ объекта управления 2 режим:\n");

break;

case 5:

fprintf(out,"АФЧХ ДУС - чувствительного элемента стенда:\n");

break;

case 6:

fprintf(out,"АФЧХ ДУС - испытуемого прибора:\n");

break;

case 7:

fprintf(out,"АФЧX тангенциального акселерометра:\n");

break;

case 8:

fprintf(out,"АФЧХ центростремительного акселерометра:\n");

break;

case 9:

fprintf(out,"АФЧХ регулятора по углу чувствительного элемента:\n");

break;

case 10:

fprintf(out,"АФЧХ регулятора по углу тангенциального акселерометра 1 режим:\n");

break;

case 11:

fprintf(out,"АФЧХ регулятора по углу тангенциального акселерометра 2 режим:\n");

break;

case 12:

fprintf(out,"АФЧХ регулятора по углу центростремительного акселерометра 2 режим:\n");

break;

case 13:

fprintf(out,"АФЧХ корректирующего устройства регулятора по углу ЧЭ:\n");

break;

case 14:

fprintf(out,"АФЧХ корректирующего устройства регулятора по углу тангенциального акселерометра 1 режим:\n");

break;

case 15:

fprintf(out,"АФЧХ корректирующего устройства регулятора по углу тангенциального акселерометра 2 режим:\n");