10. Выполните сравнительный анализ однократной и двукратной СУЭП.

5.4. Ограничение переменных в структурах подчиненного регулирования

Кроме выполнения основных задач, связанных с регулированием координат электропривода, в соответствии с требованиями технологического процесса, СУЭП должна обеспечивать и безопасный режим работы объекта, предотвращая поломки механического и электрического оборудования в аварийных режимах. Это достигается путем ограничения регулируемых параметров на допустимых (заданных) уровнях.

Так как в системах подчиненного регулирования координат для основных регулируемых координат предусмотрены локальные системы регулирования i-ой координаты (тока, скорости и т.д.), то ограничение этих регулируемых координат осуществляется ограничением сигналов задания для данных локальных систем регулирования.

5.4.1 Ограничение задающих воздействий для локальных систем регулирования

Примером реализации этого принципа ограничения является ограничение величины якорного тока допустимым значением за счет

ограничения напряжения задания якорного тока на уровне uзтmax . В этом

случае быстродействующий токовый контур будет стабилизировать максимальный якорный ток (на входе РТ ошибка регулирования равна нулю, т.е. заданное и действительное значения якорного тока будут одинаковы). Поскольку в системе подчиненного регулирования координат напряжение задания тока формируется на выходе РС, то для

ограничения uзт (т.е. ограничения тока якоря) необходимо ограничить

выходное напряжение РС. С этой целью в цепь обратной связи операционного усилителя, на котором реализован РС, включают нелинейный элемент (блок ограничения БО на рис.5.28 и 5.38) с характеристикой «зона нечувствительности». Ширина зоны

нечувствительности задается сигналом uзтmax , величина которого

устанавливается в процессе настройки системы регулирования в соответствии с требуемой величиной ограничения тока якоря. Принцип

ограничения uзт , а, следовательно, тока якоря и пропорционального ему момента заключается в следующем.

Если выходное напряжение РС, поступающее на вход РТ и одновременно на вход БО, укладывается в зону нечувствительности БО,

193

то выходное напряжение БО, поступающее на вход РС равно нулю и не оказывает никакого влияния на работу РС (и на м еханическую характеристику электродвигателя).

Если же выходное напряжение РС выходит за пределы зоны нечувствительности БО, то выходное напряжение блока БО резко возрастает. Поскольку это напряжение поступает по цепи обратной связи снова на вход РС, то результирующий входной сигнал регулятора уменьшается. Благодаря этому происходит ограничение выходного напряжения РС на уровне порога зоны нечувствительности БО. В этом случае РС заходит в ограничение (см. характеристику на рис.5.26),

поэтому напряжение обратной связи по скорости uос не влияет на

выходное напряжение РС, т.е. система регулирования по скорости размыкается. В этом случае на вход РТ подае тся максимальное

напряжение задания тока uзтmax и система регулирования переходит в

режим стабилизации максимального тока якоря, которому соответствует абсолютно мягкая механическая характеристика электродвигателя.

При помощи БО можно ограничить выход РТ, т.е. ограничить uу

на входе ТП, следовательно, будет ограничена величина выпрямленной ЭДС ТП. Для ограничения скорости вращения электродвигателя необходимо ограничить величину задания на входе РС, т.е. величину

напряжения uзсmax . Пример реализации БО на операционных усилителях

показан на рис.5.45, где на операционном усилителе DA1 реализован регулятор скорости, а на операционных усилителях DA2 и DA3 – блок ограничения БО.

Коэффициенты передачи операционных усилителей DA2 и DA3 по прямому и инверсному входам одинаковые. Выходное напряжение РС подается на инверсные входы DA2 и DA3. Если выходное напряжение РС равно нулю, то на прямой вход DA2 поступает напряжение +U0, поэтому выходное напряжение DA2 положительной полярности запирает диод VD1, отключая выход DA2 от входа DA1. При этом на прямой вход DA3 поступает напряжение –U0, и выходное напряжение DA3 отрицательной полярности запирает диод VD2, отключая выход DA3 от входа DA1. Если выходное напряжение регулятора скорости отрицательной полярности станет равно напряжению -U0, то в этом случае откроется диод VD2 и ко входу РС через резистор R7 подключится выход DA3, препятствуя дальнейшему увеличению выходного напряжения РС за счет сильной отрицательной обратной связи (коэффициент передачи DA1 по прямому входу намного больше

194

коэффициента передачи по инверсному входу), стабилизируя выходное напряжение РС на уровне uзт = −U0 .

При положительной полярности выходного напряжения РС вступает в работу DA2, также ограничивая величину выходного

напряжения РС, но уже на уровне uзт = +U0 . Как видно из схемы,

изменяя величину напряжения, снимаемого с потенциометров RP1 и RP2

(+U0 или –U0), можно установить необходимую величину зоны нечувствительности, т.е. ограничить выходное напряжение РС на необходимом уровне.

+uзс	R4	R6
-uос	R5		-uзт
	R7
		DA1
		R10		+Uп
VD1		R8
	DA2	R9	+U0	RP1
		R13
VD2		R11
	DA3	R12	-U0	RP2
				-Uп

Рис.5.45. Принципиальная электрическая схема блока ограничения РС

Недостатком данного способа ограничения переменных электропривода является то, что при работе регулятора в режиме ограничения система регулирования становится существенно нелинейной. При этом в общем случае не г арантируется получение оптимальных переходных процессов, присущих линейным структурам подчиненного регулирования.

195