- •Введение
- •Глава 1. Релейно-контакторные системы управления электроприводом
- •1.1 Условные обозначения и правила построенияэлектрических схем
- •1.2. Принципы управления пуско – тормозными режимами в РКСУ
- •1.3. Управление пуско – тормозными режимами в функции времени
- •1.4.1. Реле противовключения
- •1.6. Пример изучения работы схемы управления электродвигателем постоянного тока независимого возбуждения
- •1.7. Защиты в схемах электропривода
- •1.8. Блокировки и сигнализация в схемах электропривода
- •Глава 2. Регулирование координат электропривода
- •2.1. Показатели качества регулирования
- •2.1.1. Статические показатели качества регулирования
- •2.1.2. Динамические показатели качества регулирования
- •2.1.3. Связь показателей качества регулирования с ЛАЧХ разомкнутого контура регулирования
- •2.2. Динамические свойства тиристорного электропривода
- •2.2.1. Тиристорный преобразователь как элементсистемы регулирования
- •2.2.2. Двигатель постоянного тока независимоговозбуждения как элемент системы регулирования
- •Глава 3. Системы управления электроприводов с параллельными обратными связями
- •3.1. Общие понятия и определения
- •3.2. СУЭП с отрицательной обратной связью по напряжению
- •3.2.1. Вырожденная структурная схема СУЭП с отрицательной обратной связью по напряжению
- •3.3. СУЭП с отрицательной обратной связью по скорости вращения электродвигателя
- •3.3.1. Статические характеристики СУЭП с отрицательной обратной связью по скорости
- •3.4. СУЭП с положительной обратной связью по току якоря
- •3.5. СУЭП с задержанной отрицательной обратной связью по току якоря
- •Глава 4. Системы управления с подчиненным регулированием координат
- •4.1. Оптимальные структуры
- •4.2. Принцип построения систем подчиненного регулирования координат
- •4.3. Определение передаточной функции регулятора
- •Глава 5. СУЭП по системе ТП-Д с подчиненным регулированием координат
- •5.1. Настройка контура регулирования тока якоря
- •5.1.1. Динамические свойства контура регулирования тока якоря
- •5.1.2 Анализ влияния внутренней обратной связи по ЭДС электродвигателя на работу токового контура
- •5.1.3.1. Адаптивный регулятор тока с эталонной моделью
- •5.1.3.2. Двухконтурный регулятор тока
- •5.1.3.3. Предуправление в контуре регулирования якорного тока
- •5.2 Настройка контура регулирования скорости вращения электропривода
- •5.2.1. Пуск под отсечку в однократной СУЭП
- •5.2.2. Реакция однократной СУЭП на возмущающее воздействие
- •5.4. Ограничение переменных в структурах подчиненного регулирования
- •5.4.1 Ограничение задающих воздействий для локальных систем регулирования
- •5.4.2 Ограничение переменных с помощью задатчиков интенсивности
- •5.5. Учет дополнительных ограничений в структурах подчиненного регулирования
- •5.5.1. Ограничение производной тока якоря при помощи фильтра на входе регулятора тока
- •5.5.2. Ограничение производной тока якоря при помощи задатчика интенсивности на входе регулятора тока
- •Глава 6. СУЭП с обратной связью по ЭДС электродвигателя
- •Глава 7. СУЭП в двухзонной системе регулирования скорости электродвигателя
- •7.1. Настройка системы регулирования скорости по цепи якоря
- •7.2. Настройка системы регулирования скорости по цепи возбуждения
- •7.2.1. Настройка контура регулирования тока возбуждения (магнитного потока)
- •7.2.2. Настройка контура регулирования ЭДС
- •Глава 8. Позиционная СУЭП
- •8.1. Настройка контура регулирования положения
- •8.1.1 Настройка регулятора положения при отработке малых перемещений
- •8.1.3 Настройка регулятора положения при отработке средних перемещений
- •8.2 Настройка нелинейного регулятора положения
- •8.3 Влияние нагрузки на работу позиционной системы
- •Приложение А
- •Библиографический список
В таблице 1 Tµ - минимальная (некомпенсируемая) постоянная времени системы регулирования, как ее принято обозначать в ТАУ.
На практике число контуров регулирования не превышает трех, т.к. с повышением числа контуров регулирования снижается быстродействие системы регулирования.
Контрольные вопросы:
1.С какой целью применяют задержанную отрицательную обратную связь по току якоря?
2.Как реализуется задержанная обратная связь?
3.Как влияет величина коэффициента блока нелинейности на вид «экскаваторной» характеристики?
4.Как изменится вид механической характеристики при увеличении коэффициента обратной связи по току якоря?
5.Как изменится вид электромеханической характеристики при изменении величины напряжения задания на входе регулятора?
6.Объясните работу блока нелинейности на рис. 3.23.
7.Как задать необходимую величину тока отсечки в схеме рис.3.23?
8.На основании рис.3.23 разработайте схему блока нелинейности для реверсивного электропривода.
9.Что способствовало широкому распространению систем подчиненного регулирования с последовательной коррекцией?
10.Какой переходный процесс принято считать оптимальным?
11.Что является основой оптимальных систем регулирования?
12.Каким должно быть соотношение постоянных времени для настройки на модульный оптимум?
13.Как изменяется переходный процесс при отклонении соотношения постоянных времени от оптимального?
14.Какие показатели имеют контуры регулирования при настройке на модульный оптимум?
15.Как изменяется быстродействие контура регулирования при увеличении номера контура регулирования?
4.2. Принцип построения систем подчиненного регулирования координат
В основе построения систем подчиненного регулирования координат (СПРК) лежит определенное структурное представление
111
объекта регулирования, т.е. силовой части электропривода [2,7,9]. Структурная схема многоконтурной СПРК представлена на рис.4.3, где i- число регулируемых координат и, соответственно, число контуров регулирования.
u |
|
uз2 |
|
u |
|
|
Ф |
X |
|
X |
X2 |
X |
|
|
з3 |
|
з1 |
|
|
|
0 |
3 |
|||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|||||
|
|
Wр3 (p) |
Wр2 (p) |
|
Wр1 |
(p) |
|
|
Wор1 (p) |
Wор2 (p) |
|
Wор3 (p) |
|
|
|
|
|
Тµр |
+1 |
|
|
|
|||||||
|
|
uос3 |
uос2 |
|
uос1 |
|
Wос1 (p) |
|
i=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i=2 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Wос2 (p) |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
i=3 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Wос3 (p) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 4.3. Структурная схема системы подчиненного регулирования координат
Объект регулирования представлен в виде цепи последовательно соединенных звеньев направленного действия с передаточной функцией
Wopi (p) .
Разбиение модели объекта на звенья производится с таким расчетом, чтобы выходными (регулируемыми) координатами звеньев
Xi оказались физические величины, представляющие интерес с точки
зрения регулирования и контроля электропривода (ток якоря, скорость вращения двигателя, угол поворота и т.д.).
В состав первого контура регулирования (i=1) входит фильтр Ф, ограничивающий полосу пропускания системы и обеспечивающий ее помехозащищенность.
Постоянная времени фильтра обозначается Tµ и является
минимальной (некомпенсируемой) постоянной времени системы подчиненного регулирования.
Для регулирования i-ой координаты Xi предусматривается замкнутый контур регулирования, в состав которого входит регулятор с передаточной функцией Wpi (p) , на вход которого подаются
напряжение задания величины i-ой координаты uзi и напряжение отрицательной обратной связи uосi по регулируемой координате.
Для формирования напряжения обратной связи предусматривается датчик соответствующей регулируемой координаты с передаточной
функцией Woci (p) .
112
Первый контур регулирования является внутренним контуром регулирования. Напряжение задания для него формирует регулятор второго контура, поэтому говорят, что внутренний контур подчинен внешнему (или управляется внешним контуром). Замкнутый внутренний контур регулирования будет представлять фильтр со своей постоянной времени для внешнего контура регулирования.
Контурный регулятор выполняется в виде последовательного корректирующего устройства, обеспечивающего желаемые свойства контура регулирования.
Так как в структуре САР можно выделить ряд последовательно вложенных друг в друга контуров, то общее название этих систем – многоконтурные системы подчиненного регулирования координат с последовательной коррекцией.
4.3. Определение передаточной функции регулятора
Настройка контура регулирования для получения заданных динамических и статических характеристик сводится к определению структуры и параметров контурного регулятора. Регулятор строится таким образом, чтобы своим действием он:
•компенсировал действие (и прежде всего проявление инерционности) звена объекта регулирования, попадающего в данный контур;
•обеспечивал астатизм системы по управляющему воздействию (т.е. равенство нулю установившейся ошибки при определенном типе управляющего воздействия);
•обеспечивал оптимизацию процессов регулирования по выбранному критерию минимизации интегральной среднеквадратичной ошибки регулирования.
Рассмотрим выбор передаточной функции регулятора i-го контура регулирования при настройке контура на модульный оптимум. На рис.4.4,а представлена структурная схема i-го контура регулирования, в который входят регулятор, передаточную функцию которого необходимо определить, замкнутый внутренний i-1 контур регулирования, с
коэффициентом обратной связи koi-1 (фильтр для i-го контура регулирования), объект регулирования с передаточной функцией Wopi (p) и цепь обратной связи с коэффициентом передачи koi .
На основании таблицы 1 передаточная функция замкнутого (i-1)-го контура регулирования с коэффициентом обратной связи koi-1 примет вид:
113
|
|
W |
(p) = |
Xi−1(p) |
= |
1/ koi−1 |
+1) |
+1 |
. |
(4.7) |
||||
|
|
замi-1 |
|
u |
зi-1 |
(p) |
|
2i T p(2i−1T p |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
µ |
µ |
|
|
|
|
||
uзi |
|
Рег |
|
|
|
|
Ф |
|
|
|
|
Xi |
||
|
|
|
|
|
1/ кoi−1 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
Wpi (p) |
|
|
|
2i−1 Тµ р +1 |
|
Wopi (p) |
|||||
|
|
uоci |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
коi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) |
|
|
|
|
|
|
|
u |
|
Рег |
|
|
|
Ф |
|
|
|
X |
|
|
uоci |
|
зi |
|
1/ кoi−1 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Wpi (p) |
|
|
Wopi (p) |
i |
коi |
|
|
||||||
|
|
|
i−1 |
Тµ р +1 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
б)
Рис.4.4. Структурная схема i-го контура регулирования а)- замкнутого, б)- разомкнутого
Передаточная функция разомкнутого i-го контура регулирования (рис.4.4,б), когда входной координатой является напряжение задания
величины i-ой координаты uзi на |
входе регулятора, а выходной – |
||||||||||
напряжение обратной связи uосi |
по регулируемой координате Xi |
||||||||||
определяется соотношением: |
|
|
|
|
|
|
|
||||
W |
(p) = uoci (p) |
= W (p) |
1/ koi−1 |
|
W |
(p)k |
|
. |
(4.8) |
||
2i−1T p +1 |
|
||||||||||
разi |
u |
зi |
(p) |
pi |
opi |
|
oi |
|
|
||
|
|
|
|
µ |
|
|
|
|
|
|
Чтобы обеспечить настройку i-го контура регулирования на модульный оптимум, необходимо, чтобы передаточная функция разомкнутого i-го контура регулирования соответствовала передаточной
114