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