Визуальное моделирование электронных схем в PSPICE

На рис. 14.4 дан PT3-участок PT3_st, на рис. 14.5 — его переходная характеристика при возбуждении ступенчатым импульсом источника VPULSE. На рис. 14.6 показана асимптотическая диаграмма той же схемы при синусоидальной возбуждении с помощью источника VSIN.

Рис. 14.4. PT3-участок

Рис. 14.5. Переходная характеристика PT3-участка

Рис. 14.6. Асимптотическая диаграмма PT3-участка

Максимальный сдвиг фазы PT3-участка составляет -270°, то есть каждый из трех энергонакопителей этого участка обеспечивает сдвиг фазы на -90°. Такой значительный сдвиг фазы делает проблематичным регулирование этого участка.

14.2. Регулируемые цепи

Регулирующие участки разного уровня обладают рядом недостатков. Главным из них является относительное запаздывание реакции системы на возбуждающий импульс. Улучшение временной реакции при сохранении регулирования возможно при применении пропорциональных стабилизаторов.

14.2.1. Регулирование PT1-участка с помощью P-стабилизатора

На рис. 14.7 показана закрытая регулируемая цепь, в которой PT1-участок регулируется с помощью пропорционального регулятора (P-регулятора).

Рис. 14.7. Регулируемая цепь с РТ1-участком и P-регулятором 

К входу w регулятора подсоединен источник напряжения VPULSE, подающий входные команды. P-регулятор сравнивает x — выходную величину регулируемого участка — с входной величиной w. Разница входной и регулируемой величин умножается на коэффициент усиления регулятора Kp. Этот сигнал, передаваемый через регулирующий орган, оказывает управляющее воздействие у на регулируемый участок. Конечно, управляющее воздействие регулирования не безгранично, так как ни один вентиль нельзя открыть дальше, чем это возможно, и ни один операционный усилитель не может подать большее напряжение, чем позволяет напряжение питания. Поэтому для модели P-регулятора предусмотрены ограничения, которые устанавливаются атрибутами Min и Мах.

Показанная переходная характеристика обнаруживает типичное свойство регулирования с помощью P-регуляторов: несмотря на то что входная величина изменяется скачком до 1 В, регулируемая величина достигает всего лишь 0.9 В. При уменьшении коэффициента усиления Kp это «остаточное рассогласование» становится еще больше.

Рис. 14.8. Переходная характеристика регулируемой цепи 

Если ко входу регулируемого участка zin прикладывается импульс помехи напряжением 0.5 В (рис. 14.9), то регулируемая величина имеет переходную характеристику, как на рис. 14.10.

Рис. 14.9. Регулируемая цепь с помехой на входе регулируемого участка

Рис. 14.10. Переходная характеристика регулируемой цепи с учетом действия импульсной помехи

На рис. 14.10 видно, что P-регулятор также не может полностью устранить помехи. 

14.2.2. Регулирование PT3-участка с помощью P-регулятора

На рис. 14.11 изображена регулируемая цепь с PT3-участком и P-регулятором. Соответствующая переходная характеристика показана на рис. 14.12.

Рис. 14.11. Регулируемая цепь с PT3-участком и P-регулятором

Рис. 14.12. Переходная характеристика регулируемой цепи; изображенной на рис. 14.11

Характеристика этой регулируемой цепи при Kp=10 абсолютно неудовлетворительна, напряжение участка вибрирует. Чтобы устранить вибрацию, необходимо значительно уменьшить коэффициент усиления Kp регулятора. На рис. 14.13 изображена переходная характеристика регулируемой цепи при Kp=1.5.

Рис. 14.13. Регулируемая цепь с коэффициентом усиления регулятора Kp=1.5 

Колебания устранены, но остаточное рассогласование стало еще больше. Оставшийся выброс в размере 15% можно было бы устранить путем уменьшения Kp, однако это привело бы к еще большему остаточному рассогласованию. Вывод: для регулирования PT3-участка простой P-регулятор не подходит, здесь, пожалуй, необходимо использовать PI- или PID-регулятор. Компоненты PI-Regler и PID-Regler не являются составной частью программного обеспечения, прилагаемого к книге. Эти регуляторы вы сможете найти в коллекции специальных моделей виртуальной лаборатории spicelab. Чтобы заказать ее, напишите по адресу [email protected].

Часть IV Введение в версию 9.1 программы PSPICE

Все быстрее, все выше, все дальше!

Пьер де Кубертен

Особенности работы с версией 9.1 программы PSPICE