Синтез системы автоматического регулирования радиального положения пятна (стр. 2 из 2)

Рис 2.4. Схема датчика положения.

Уравнения имеют вид:

где k_p – крутизна характеристики сигнала ошибки радиального слежения, которая определяется линеаризацией характеристики сигнала расфокусировки.

Схема датчика положения приведена на рис 2.5.

Рис. 2.5. Схема датчика положения.

Тогда передаточная функция будет выглядеть так:

где К_у – коэффициент передачи суммирующего усилителя;

Т_ф – постоянная времени фильтра низких частот и находится по формле:

где λ – максимальное расстояние между двумя переходами от пита к ленду в канальном ходе на дорожке диска.

f – скорость считывания канального хода потока данных.

f=14·F, f=2100 Кбайт/с=1,68·10⁷ бит/с;

Т_ф=3,05·10^-7 с;

К_р – находится путем линеаризации (см. Приложение 1)

,

тогда передаточная функция

Расчет линейного электродвигателя

Далее сигнал выхода усилителя мощности поступает на исполнительный двигатель, как правило линейный электродвигатель (ЛЭД), работающий по принципу громкоговорителя. Составными частями такого двигателя являются: катушка, постоянный магнит и, возможно, магнитопровод из магнитномягкого железа.

Пригодные к применению конструкции ЛЭД могут быть разделены на две основные группы с подвижной катушкой и с подвижным магнитом.

Конструкция с подвижной катушкой (рис.3.1) имеет ряд преимуществ и недостатков. Помимо проблем обрыва проводников, подводящих ток к катушке, движущая часть имеет обычно плохой тепловой контакт с окружающей средой (высокое тепловое сопротивление R_T). Тепло, выделяющееся в подвижной катушке, приводит к росту температуры всей подвижной части, в частности объектива, что нежелательно. Это в конечном счете приводит к уменьшению среднего значения силы, развиваемой данным ЛЭД.

считывающая

головка

катушка

магнит

магнитопровод

Рис.3.1. Привод головки с подвижной катушкой.

Достоинством системы с подвижной катушкой является то, что стационарная магнитная система может быть увеличена и, следовательно, с ее помощью можно обеспечить более сильное магнитное поле (высокое значение магнитной индукции В).

Альтернативным решением может быть конструкция с подвижным постоянным магнитом и неподвижной катушкой. В этом случае отвод тепла от катушки не является серьезной проблемой (низкое R_T) и максимально допустимая температура катушки Т_{кат max}может быть выше, так как она изолирована от объектива. Но развиваемая ЛЭД сила будет меньше из-за ослабления магнитного поля (низкое В), поскольку объем магнита меньше. Увеличение же магнита нежелательно, так как приводит к возрастанию массы подвижной части, что ухудшает динамические свойства САРФ.

Поэтому в реальных конструкциях применяется ЛЭД с подвижной катушкой.

Поскольку оба типа ЛЭД являются одинаковыми по принципу действия и различаются лишь подвижностью составляющих их частей, уравнения, описывающие их поведение можно представить в виде:

,

где: L– индуктивность катушки;

R=R_к+R_ум - сопротивление катушки и внутреннее сопротивление усилителя мощности;

I- ток катушки;

В – магнитная индукция;

l – длина проводника катушки в магнитном поле;

F– сила действующая на катушку;

U_УМ – напряжение на выходе усилителя мощности,

или в операторной форме:

(Т·Р+1) F=L_лэдU_ум; (2)

где

- постоянная времени ЛЭД;

- коэффициент передачи ЛЭД;

l = πd_kW;

W – число витков катушки ЛЭД.

Переходя к изображению, получим передаточную функцию:

;

;

;

К_лэд=2,355;

Расчет оптической системы

Основная цель, стоящая при разработке подвески, обеспечить движение головки только по жестко заданным направлениям. Подвески могут быть с помощью линейных подшипников механического или электромагнитного типа и пружинных гибких направляющих. В первом случае перемещение в направлении регулирования ничем не ограничивается, а в перпендикулярных направлениях предотвращается путем выбора соответствующих подшипников с минимально возможными допусками у механических и максимальной жесткостью у электромагнитных. Тогда с учетом демпфирования в подвесе и диссипации энергии в катушке, уравнения движения подвижной части имеют вид:

,

где

- коэффициент вязкого трения,

или в операторной форме

,

где

.

, Т₁=0,75 с;

Расчет корректирующего устройства

Для надежной работы устройства, необходимо включить в его схему еще один элемент, обеспечивающий заданное качество переходного процесса. Но перед этим нужно добиться требуемого качества установившегося режима. Система должна обеспечивать точность X_max=0,2 мкм при входном воздействии g_max=500 мкм, отсюда можно найти суммарный коэффициент усиления всех звеньев системы.

Необходимо построить при помощи программного пакета ТАУ, нескорректированные логарифмические амплитудно-частотные характеристики (ЛАЧХ) и логарифмические фазо-частотные характеристики (ЛФЧХ), определить частоту среза ω₀ (см. Приложение 2).

После построения ω₀=3000 1/с.

Рекомендуемый наклон скорректированной ЛАЧХ в области частоты среза -20 Дб на декаду. Т.к. одна из постоянных времени лежит ниже частоты среза, то наклон не скорректированный ЛАЧХ в этой области примерно -60 Дб/декаду. Следовательно, чтобы поднять на 40 Дб не скорректированную ЛАЧХ передаточная функция корректирующего устройства должна иметь вид:

Постоянные времени в данном случае выбираются по соотношению:

;

;

Выбираем τ=0,0006 с,

Т=0,0001 с.

Таким образом мы получили следующую передаточную функцию:

W(s)=W_дп(s)·W_иэ(s)·W_оу(s) ·W_ку(s)

Ввод данных:

, где

К=1; Т₁=Т₂=0,6; Т₃=0,3; Т₄=0,2; λ=1; τ=0

, К=2500, Т=750 с

Заключение

В ходе выполнения данной курсовой работы был проведен синтез системы автоматического регулирования радиального положения пятна. Скорректированная система получилась устойчивой.

Список литературы

1. Сапаров В.Е., Максимов Н.А. Системы стандартов в электросвязи и радиоэлектронике. М.: Радио и связь, 1985. 248 с.

2. Микропроцессорные системы автоматического управления./Под ред. Бесекерского В.А. Л., Машиностроение, 1988.

3. Бесекерский В.А., Изранцев В.В. Системы автоматического управления с микроЭВМ. М., Наука, 1987.

4. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М., Наука, 1975.

5. Теория автоматического управления./Под ред. Воронова А.А. М., Высшая школа, 1986, Т.1, 2.

6. Основы автоматического регулирования и управления./Под ред. Пономарева В.М., Литвинова А.П. М., Высшая школа, 1974.

7. Сборник задач по теории автоматического регулирования и управления./Под ред. Бесекерского В.А. М., Высшая школа, 1978.