- •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
движение механизма в соответствии с технологическими требованиями. Технологические требования определяют необходимость на отдельных этапах работы задавать и с требуемой точностью поддерживать на заданном уровне те или иные механические переменные (положение рабочего органа механизма, его скорость, ускорение, момент двигателя, нагрузку передач и т.д.); принудительно изменять эти переменные в процессе управления технологическим процессом; ограничивать переменные уровнем, допустимым по условиям технологии или прочности механического оборудования, а также по нагреву и перегрузочной способности двигателя, т.е. определяют необходимость регулирования координат электромеханической системы электропривода.
В зависимости от задач управления электроприводом и механизмом регулирование координат может осуществляться с целью:
1)поддержания заданного значения переменной;
2)изменения переменной по требуемому закону;
3)ограничения переменной допустимым значением;
4)отработки произвольных законов движения, задаваемых на входе системы, с требуемой точностью.
Как известно из теории автоматического управления, существуют два способа регулирования переменных системы: регулирование по отклонению переменной от заданного значения, основанное на использовании отрицательной обратной связи по регулируемому параметру, и регулирование по возмущению, предполагающее компенсацию влияния возмущения с помощью положительной обратной связи.
При регулировании переменных электромеханической системы в качестве регулируемого может быть использован любой параметр, от которого данная переменная зависит.
2.1. Показатели качества регулирования
Качество процесса регулирования - это совокупность пока-
зателей, характеризующих поведение системы электропривода в установившихся и переходных режимах при отработке задающих и возмущающих воздействий.
Показатели качества регулирования позволяют оценить свойства системы регулирования в статических и динамических режимах работы. Показатели качества регулирования подразделяют на статические (в установившемся режиме работы) и динамические (в переходных режимах работы).
49
2.1.1. Статические показатели качества регулирования
Качество системы регулирования в установившемся режиме оценивается по следующим основным показателям [5,14].
• Диапазон регулирования – это отношение максимальной возможной скорости при регулировании к минимальной скорости при заданных изменениях момента нагрузки
D = |
ωmax |
(2.1) |
|
ωmin |
|
|
|
Верхний предел скорости ωmax ограничен механической прочностью якоря (ротора) или элементов кинематической цепи привода, либо коммутационной способностью коллектора.
Нижний предел скорости ωmin, как правило, ограничивается возможностью поддержания заданной скорости с необходимой точностью при возможных колебаниях статического момента (нагрузки) на валу двигателя. Обычно принимают изменение статического момента на валу двигателя от 0 до (1,5…2,0)Мс, где М с – расчетное значение момента статической нагрузки. На рис.2.1 для минимальной скорости вращения принята характеристика 1, проходящая при нулевой скорости через точку 2Мн. В этом случае диапазон регулирования может быть определен при номинальном моменте через соотношение
D = ω |
= ∆ω . |
(2.2) |
|
|
ωmax |
ωmax |
|
|
min1 |
н |
|
50
Рис.2.1. К определению диапазона регулирования
В теории электропривода для оценки крутизны механической характеристики введено понятие жесткости характеристики:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dM |
≈ |
∆M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
β = dω |
∆ω |
|
|
|
|
|
|
|
(2.3) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для характеристики 1 на рис.2.1 модуль жесткости равен: |
||||||||||||||||||||||
|
βmin |
|
= |
|
∆M |
|
= |
|
Mн −0 |
|
|
= |
|
|
Mн |
|
. |
(2.4) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
∆ω |
|
ω |
|
−ω |
|
|
|
|
∆ω |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
min1 |
|
0 min1 |
|
|
|
н |
|
|
|
||||
Откуда можно выразить |
∆ωн |
= Mн |
|
βmin |
|
и получить выражение |
||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||
для определения диапазона регулирования: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
51
D = |
ωmax = |
ωmax |
|
βmin |
|
(2.5) |
|
|
|||||
|
∆ωн |
Mн |
|
|
|
|
Из выражения (2.5) видно, что диапазон регулирования можно расширить увеличением жесткости характеристики. На рис.2.1 характеристика 2 имеет большую жесткость, чем характеристика 1 (ωmin2 < ωmin1), что приводит к увеличению диапазона регулирования.
•Статизм - это относительное установившееся отклонение регулируемой координаты системы электропривода от заданного значения при отработке сигнала задания или компенсации возмущения.
Статизм от воздействия сигнала задания (при отсутствии всех возмущений) определяется соотношением:
SU = |
Xзад − Xуст |
100% , |
(2.6) |
|
|||
|
Xзад |
|
где - Xзад - заданное значение регулируемой координаты;
Xуст - установившееся значение регулируемой координаты. Статизм от воздействия возмущения определяется соотношением:
Sf = |
Xуст − Xвоз |
100% |
(2.7) |
|
|||
|
Xзад |
|
где Xвоз - установившееся отклонение выходной координаты при заданной величине возмущения.
Если статизм по какому – либо воздействию равен нулю, то система регулирования является астатической относительно этого воздействия.
Установившаяся величина регулируемой координаты может быть найдена из системы уравнений, описывающих статический режим работы системы или с помощью передаточной функции замкнутой системы по рассматриваемому воздействию.
52
Установившееся значение выходной координаты при отработке сигнала задания определяется из уравнения:
Xуст = Xзад (p)WU (p)при p→0 , |
(2.8.) |
где Xзад (p) - задающее (управляющее) воздействие; |
|
W (p) - передаточная функция замкнутой |
системы по |
U |
|
задающему (управляющему) воздействию. |
|
Установившееся отклонение выходной координаты при компенсации возмущения определяется из уравнения:
Xвоз = FВ (p)Wf (p)при p→0 , |
(2.9) |
где FВ (p) - возмущающее воздействие;
Wf (p) - передаточная функция замкнутой системы по возмущающему воздействию.
В соответствии с (2.6) для рис.2.1 статизм от воздействия сигнала задания будет равен:
SU = |
Xзад − Xуст |
100% = |
ω0 max −ωmax 100% = |
∆ωн |
100% |
|
Xзад |
ω0 max |
ω0 max |
•Плавность регулирования характеризуется разностью двух последовательных значений скорости, представляющих собой ступени регулирования и определяется через коэффициент плавности:
|
ϕ = |
ω |
, |
(2.10) |
|
|
i |
|
|||
|
ω |
||||
|
|
i−1 |
|
|
|
где ωi , ωi-1 |
– значения скорости двигателя на i |
и i-1 ступенях |
|||
регулирования, причем ωi > ωi-1. |
При плавном регулировании φ→1, а |
число ступеней регулирования z→∞. Число ступеней регулирования z, диапазон регулирования D и коэффициент плавности регулирования связаны между собой равенством:
53