СУАЭ / № 7

Дисциплина: ПП.03.05 «Системы управления автоматизированного

электропривода»

Блок модулей 2 (ПП.03.05.01) «Системы автоматизированного управления

электроприводом»

Модуль 2.2 (3 ПФ.С.11.ЗР.З.01.01) «Замкнутые системы автоматизированного

управления электроприводом»

Лекция № 7

«Общие сведения о замкнутых системах автоматизированного управления

электроприводом. Элементы и устройства замкнутых систем управления

электроприводом, классификация элементов замкнутых систем»

План:

1. Общие сведения о замкнутых системах автоматизированного управления

электроприводом.

2. Классификация элементов автоматизированного электропривода.

Пункт 1 - Общие сведения о замкнутых системах автоматизированного

управления электроприводом.

Системы замкнутого управления электроприводами предназначены так же, как и рассмо­тренные ранее более простые разомкнутые системы релейно-контактного управления, для обеспечения автоматического режима пуска, торможения, реверсирования, регулирова­ния скорости, момента и т. д. Однако эти системы позволяют сформировать указанные режимы управления желаемым образом и связать их более точно с требованиями технологического процесса, обуслов­ленного работой производственных механизмов.

Замкнутой автоматической системой называется такая система, в которой регулируемый параметр измерения используется и для целей регулирования. Принципиальной особенностью замкнутых автоматических систем является изменение знака в замкнутом контуре, т. е. замыкание контура с отрицательной обратной связью. Принцип отрицательной обратной связи является основополагающим принципом построения всех замкнутых автоматических систем.

Замкнутые схемы приводов образуются посредством разных обратных связей с использованием тех или иных усили­телей. Назначение обратных связей состоит в том, чтобы авто­матически поддерживать определенное соотношение между входной и выходной величинами при наличии возмущающих воздействий (например, изменении нагрузки).

Применение обратных связей в электроприводах позволяет значительно расширить диапазон регулирования скорости, повы­сить жесткость механических характеристик, улучшить качество переходных процессов и устойчивость работы.

Обратная связь представляет собой канал передачи и преоб­разования информации с выхода системы регулирования или ее узлов на вход с целью формирования результирующего сигнала управления.

В зависимости от знака сигнала обратная связь бывает положительной или отри­цательной. Если сигнал обратной связи суммируется с сигна­лом задания, то обратная связь называется положительной. Ес­ли сигнал обратной связи вычитается из задающего сигнала, то обратная связь называется отрицательной.

Имеются разного рода обратные связи, как по выполняемым функциям, так и по способу исполнения. По разным признакам различают следующие типы обратных связей:

1) в зависимости от физической величины, передаваемой на вход - обратные связи по скорости, положению, току, напряжению, вращающему мо­менту;

2) по относительному знаку передаваемой величины - поло­жительные и отрицательные.

3) в зависимости от области, в которой проявляется обратная связь - жесткая, действующая в установившемся и в переход­ном режимах; гибкая - действующая только в переходных режимах; с отсеч­кой - работающая, когда переменная отклоняется от заданного значения.

По устройству обратные связи подразделяются на:

- парамет­рические (статические электрические цепи);

- электромеханиче­ские (тахогенераторы), пассивные, без собственных источников энергии, и активные с источниками энергии.

Рассмотрим в качестве примеров некоторые схемы обратных связей.

Выполнение обратных связей по току и напряжению в двига­телях постоянного и переменного тока показано на рис. 1, а, б. Обратная связь по току нагрузки или вращающему моменту мо­жет вводиться также посредством тензометрического датчика.

Рисунок 1 – Обратные святи:

а) по току в двигателе постоянного тока;

б) по току и напряжению в двигателе переменного тока.

По типу выходной регулируемой координаты замкнутые системы электропривода подразделяются на следующие группы:

1 - Системы регулирования момента (усилия). К этому классу относятся, например, электроприводы систем натяжения металла в листопрокатном производстве в металлургии или системы на­тяжения пленки в химико-технологическом производстве тонких пленок. Закон регулирования момента (усилия) рабочего органа определяется технологическим процессом.

2 - Системы регулирования скорости. Они используются в элек­троприводах многих технологических машин: металлообрабаты­вающих станках, прокатных станах и многих других. Системы регулирования скорости делятся на две большие группы.

3 - Системы стабилизации скорости, у которых скорость под­держивается постоянной, несмотря на воздействие возмущений. К таким системам относятся, например электроприводы бумаго­делательных машин.

4 - Системы управления скоростью, у которых скорость рабоче­го органа регулируется с высокой точностью в широких пределах в соответствии с требуемым характером протекания технологи­ческого процесса. Это, например, электроприводы экскаваторов, подъемно-транспортных машин и другие.

5 - Системы регулирования положения рабочего органа. Эти системы используются в электроприводах нажимных винтов про­катных станов, в роботах и манипуляторах и многих других про­мышленных установках. В этих системах положение рабочего органа регулируется с заданной точностью в соответствии с тре­бованиями технологического процесса. Существует два типа замкнутых систем электропривода регулирования положения - системы позиционирования и следящие системы.

Системы позиционирования - это такие системы, в которых задается исходное и конечное положение рабочего органа, а тра­ектория перемещения не контролируется.

Следящие системы электропривода - это системы регулиро­вания положения, в которых задается и непрерывно контролиру­ется вся траектория движения рабочего органа. Рабочий орган должен повторять заданную траекторию с требуемой точностью.

Пункт 2 - Классификация элементов автоматизированного электропривода.

Под термином «элемент» автоматизированного электропри­вода понимается входящее в него устройство, выполняющее определенную функцию управления, в соответствии с которой входное воздействие элемента преобразуется в выходное.

АЭП можно представить в виде совокупности силовых и управляющих элементов (рис. 2). Силовые элементы преобра­зуют, регулируют и приводят к рабочему органу (РО) механизма основной поток энергии. Управляющие элементы формируют, преобразуют и подводят сигналы управления к силовым элемен­там. К силовым элементам относятся управляемые преобразова­тели энергии (УПЭ), электродвигатели (М), передаточные меха­низмы (ПМ), рабочие органы машин и механизмов.

Управляющие элементы можно разделить на две группы:

1) элементы систем управления вентилями УПЭ, которые преобразуют сигнал управления с выхода системы автоматиче­ского управления (САУ) в открывающие импульсы;

2) элементы САУ, формирующие задающие и управляющие воздействия и определяющие статические и динамические свой­ства АЭП.

По функциональному признаку элементы второй группы де­лятся на следующие виды:

- регуляторы (Р) - вычисляют разность сигналов за­дания и обратной связи (рассогласование) и на ее основе форми­руют управляющее воздействие, приводящее регулируемую ко­ординату к заданному значению;

- датчики (Д) - преобразуют управляемую координату в электрический сигнал, используемый как сигнал обратной связи;

- задающие элементы (ЗЭ) - формируют задающие воз­действия, определяющие технологическую программу работы АЭП;

- согласующие элементы (СЭ) - согласуют выходные и входные координаты соединяемых элементов по роду тока, виду и уровню сигналов и т.п.

Рисунок 2 – Структурная схема автоматизированного электропривода

Контрольные вопросы для закрепления изученного материала:

1. Поясните, как Вы понимаете термин «Замкнутые системы управления электроприводом»?

2. Какой принцип связи является основополагающим при построения всех замкнутых автомати-

ческих систем.

3. Как Вы понимаете термин «Обратная связь»? Какие появляются возможности в системах

управления ЭП при применении обратных связей?

4. Произведите классификацию обратных связей.

5. На какие группы подразделяются замкнутые системы электропривода по типу выходной

регулируемой координаты?

6. Под термином «элемент» автоматизированного электропри­вода понимается…..?

7. Для чего используются силовые элементы в замкнутой схеме управления?

8. На какие две основные группы разделяют управляющие элементы в замкнутой схеме

управления?

9. На какие виды делятся элементы САУ, формирующие задающие и управляющие воздействия?

Источники для дополнительного изучения материала лекции:

1. Петренко Ю.Н.Системы автоматизированного управления електроприводами – Минск: Новое

знание, 2004 г., стр. 64 – 65.

4