- •Методические указания
- •1. Цель работы
- •2. Теоретические пояснения
- •3. Предварительное задание
- •4. Рабочее задние
- •5. Индивидуальное задание
- •6. Методические рекомендации
- •7. Требования к отчету
- •8. Контрольные вопросы
- •1. Цель работы
- •2. Теоретические пояснения
- •3. Предварительное задание
- •4. Рабочее задание
- •5. Индивидуальное задание
- •6. Методические рекомендации
- •7. Требования к отчету
- •8. Контрольные вопросы
- •1. Цель работы
- •2. Теоретические пояснения
- •3. Предварительное задание
- •4. Рабочее задание
- •5. Индивидуальное задание
- •6. Методические рекомендации
- •7. Требования к отчету
- •8. Контрольные вопросы
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
1. Цель работы
Расчет, реализация и экспериментальное исследование двухконтурной СПР с настройкой на МО (позиционная ИС).
2. Теоретические пояснения
ИС с управлением по скорости, как правило, двухконтурные. Внутренний контур обеспечивает высокое быстродействие и точность регулирования тока и как показано на рис.1 включает в себя регулятор тока, ШИП, электромагнитную цепь двигателя и звено , описывающее цепь обратной связи по току.
Рис.1. Контур тока
Наибольшей постоянной, подлежащей компенсации, является обычно . Малая не компенсируемая этого контура определяется значениями и . Контур тока подчинен контуру скорости. Получаемые за счет ООС по току и настройки высокие динамические и статические свойства внутреннего контура существенно упрощают задачу управления скоростью, являющейся основной регулируемой переменной.
В контур скорости, как показано на рис.2, входят: регулятор скорости; звено, описывающее настроенный на МО контура тока ; интегрирующее звено с постоянной , описывающее электромеханическую часть системы ШИП - Д - механизм; звено , описывающее цепь обратной связи по скорости.
Рис.2. Контур скорости
Наибольшей постоянной в контуре скорости, подлежащей компенсации, является . Малая не компенсируемая постоянная этого контура определяется эквивалентной инерционностью контура тока, настроенного на МО и инерционностью цепи обратной связи по скорости .
Расчет и реализацию настроек начинают с внутреннего подчиненного контура тока.
В ИС роботов как с позиционным, так и с контурным управлением крайне необходимо, чтобы контур тока имел астатизм по управлению и малую чувствительность к возмущениям. При этом важна оптимальность по быстродействию, т.е. минимальное время регулирования при практическом отсутствии или весьма малом перерегулировании. Последнее для ИС с интенсивными переходными режимами очевидно. Для ИС, работающих основное время в установившихся режимах, оптимизация контура тока по быстродействию обусловлена необходимостью отработки близких к скачкообразным изменениям нагрузки и ускорений. Кроме этого, оптимизация по быстродействию необходима для ограничения динамических выбросов тока при жестких стопорениях в любых ИС.
Указанные требования к контуру тока реализуются при настройке на МО. В замкнутом состоянии контур приобретает свойства колебательного звена второго порядка с коэффициентом демпфирования 0,707. Его передаточная функция:
. (1)
Когда (т.е. когда двигатель - апериодическое звено) для упрощения расчетов пренебрегают влиянием ЭДС двигателя, которая является возмущением для цепи формирования тока. Это оправдано, так как в указанном случае канал формирования ЭДС имеет относительно большую инерционность . ЭДС двигателя изменяется медленно по сравнению с процессами в цепи формирования тока и эта цепь остается практически в установившемся режиме.
В контуре тока малую некомпенсируемую постоянную можно рассчитать
. (2)
Однако без заметной погрешности ее часто вычисляют
. (3)
Нетрудно показать, что для настройки контура тока на МО требуется ПИ-регулятор, передаточную функцию которого удобно представлять в виде
. (4)
Параметры ПИ-регулятора при настройке контура на МО
, . (5)
Далее выполняют настройку контура скорости.
В ИС, работающих большую часть времени в переходных режимах, требуется в первую очередь точная, астатическая отработка управляющих воздействий на интенсивное изменение скорости (разгон, торможение). Необходима также оптимизация контура по быстродействию. Как известно, все это обеспечивается настройкой на МО. Если объектом с большой постоянной является интегрирующее звено, то необходим П-регулятор. Таким образом, ИС оказывается однократно интегрирующей.
Для упрощения расчета настройки контура скорости в ПФ оптимизированного контура тока пренебрегают малой второго порядка , т.е. аппроксимируют колебательное звено апериодическим с ПФ
. (6)
Тогда малую постоянную контура скорости определяют как
, (7)
или без заметной погрешности
. (8)
Регулятор скорости, обеспечивающий настройку на МО, должен иметь коэффициент передачи
. (9)
Параметры переходной характеристики при настроке контура на МО: время первого согласования ; время достижения максимума ; максимальное перерегулирование .
Напомним, что настройка на МО целесообразна при .