Файл: Егоров С.В. Основы автоматики и телемеханики. Конспект лекций учеб. пособие.pdf

системе

пр и

л ю б ы х п о с т о я н н ы х

расходах

0<! Р - < £ М а к с

м о ж е т

быть

достигнуто

только

в

том

случае,

если

д в и ж о к

п о т е н ц и о м е т р а

находится

на

средней

точке,

т.

е.

пр и

у=у0

(см. х а р а к т е р и с т и к у

2

на рис . 1-4,6). Т а к и м

образом,

в д а н н о й

системе отсутствует статическая ошибка, и

СА Р

является

а/статической.

' Заметим,

что п о в ы ш е н и е

точности

в

астатической

СА Р

по с р а в н е н и ю

со статической

дается

за счет

о п р е д е л е н н о г о

у с л о ж н е н и я

системы,

и м е н н о — за счет

введения

вспомога­

тельного

двигателя — серводвигателя. В чем проявляется

его

действие,

с точки

з р е н и я

з а к о н а

управления?

П р и м е м ,

что

у п р а в л е н и е

и

( п о л о ж е н и е

заслонки)

р а в н о

н у л ю

пр и

у—уа-

Тогда

для статической

системы

(рис.

1-4,а)

м о ж н о

записать

где

k=[2/h,

u='k(y0—y)

—ket

а для астатической

системы

(рис. 1-4, в)

v

,

и

РД

где 0, й — угол

и скорость

п о в о р о т а

вала

(угловое

пере ­

м е щ е н и е

п р е о б р а з у е т с я

в

л и н е й н о е

и

посредством

червяч­

ного

м е х а н и з м а

с

зубчатой

р е й к о й ) .

Если

для

п р о с т о т ы

принять, что Q=k2{yQ—y)

(на самом

деле связь

м е ж д у

ско ­

ростью

и

н а п р я ж е н и е м

н а у д в и г а т е л е

н е

является

мгновен ­

н о й

и

дается

д и ф ф е р е н ц и а л ь н ы м

у р а в н е н и е м — см. § 3-2),

то

о

Т а к и м

образом,

в

статической

СА Р

(рис. 1-4,а)

исполь­

зуется

п р о п о р ц и о н а л ь н ы й

з а к о н

управления,

а

в

астатиче­

ской

(рие. 1-4,<?) — интегральный .

Эт а

з а к о н о м е р н о с т ь

мо­

ж е т

быть

с ф о р м у л и р о в а н а

с л е д у ю щ и м

образом: для

полу ­

чения астатизма

н е о б х о д и м о

вводить

в закон

регулирования'

интегральную

с о с т а в л я ю щ у ю .

§

1-3.

О с н о в н ы е

сведения

о

системах

т е л е м е х а н и к и

Т е л е м е х а н и к а

( Т М ) — область

н а у к и

и

техники,

охва­

т ы в а ю щ а я

т е о р и ю

и т е х н и ч е с к и е

средства

автоматической

передачи

на р а с с т о я н и е

сигналов

управления

(телеуправле ­

ние)

и

сигналов

о

состоянии

объекта

( т е л е и з м е р е н и е

и

часто

р а з н е с е н ы

в

пространстве н а

значительные

расстоя­

ния.

П р и

этом

возникает

необходимость

н а д е ж н о й

и

эко-.

н о м и ч н о й

передачи

сигналов,

независимо

от

р а с с т о я н и й

м е ж д у пунктами передачи и п р и е м а

и н ф о р м а ц и и .

Такая

необходимость

возникает

из

с о о б р а ж е н и й :

— к о о р д и н а ц и и работы отдельных

р а з н е с е н н ы х

в

про ­

странстве объектов

у п р а в л е н и я

(в

энергосистемах,

на

транс ­

порте, в

о б ш и р н ы х

п р о м ы ш л е н н ы х

комплексах

и

т. п . );

— т е х н и к и

безопасности

(во

вредных

производствах,

на ядерных

установках,

на л и н и я х

и

п о д с т а н ц и я х

высокого

н а п р я ж е н и я и т. п . );

—

сокращения

расходов

на

о б с л у ж и в а н и е

и

эксплуата ­

ц и ю систем

и

т. д.

В

связи

с

переходом

к к о м п л е к с н о й

автоматизации

про ­

изводства

с п о м о щ ь ю

вычислительных

м а ш и н

роль

теле­

м е х а н и к и

е щ е

более

увеличивается .

И н т е р е с н о ,

что

начи ­

ная с

30-х

годов,

объем

средств Т М

возрастает

в

10

раз за

к а ж д ы е

10

лет

(9J.

дистационной

Системы

Т М

следует

отличать

от систем

передачи

сигналов,

когда

расстояния

м е ж д у п у н к т а м и

пере ­

дачи

и п р и е м а

н е в е л и к и

и п о э т о м у

м о ж н о

н е

принимать

специальных

мер

п о о б е с п е ч е н и ю

качества

передаваемых

сигналов

и

быстродействия

передачи .

В

системах

Т М

-сигналы

перед

подачей

в

канал связи

(КС)

(рис.

1-5)

про -

ДП

Ломехи

кп

Упр. 0

i

Рис. 1-5. Структурные схемы систем телемеханики

ходят

специальные п р е о б р а з о в а н и я в

ш и ф р а т о р е

(Ш)

( к о д и р у ю щ е м у с т р о й с т в е ) ,

в результате

которых о н и стано ­

вятся

помехоустойчивыми

и у д о б н ы м и

для передачи

н а

б о л ь ш ие расстояния .

Ф у н к ц и и

ш и ф р а т о р а

и

передатчика

(Прд)

часто

совмещены

в

одном

устройстве .

Рассмот­

рим

с т р у к т у р н у ю схему

системы

телеуправления

(ТУ)

(рис. 1-5,а). На. диспетчерском

п у н к т е

(ДП)

с п о м о щ ь ю

у п р а в л я ю щ и х

органов

(Упр.

О)

ф о р м и р у ю т с я

сигналы

управления,

к о т о р ы е

п о с л е

ш и ф р о в к и 1

п о с т у п а ю т

в

канал

связи.

Н а к о н т р о л и р у е м о м

пункте (КП)

эти

сигналы

вос­

п р и н и м а ю т с я

п р и е м н и к о м

(Прм)

и

после

д е ш и ф р о в к и

поступают, нд и с п о л н и т е л ь н ы е

органы (Исп.

О). В

системе

телеизмерения

(ТИ) (рис. 1-5,6)

и з м е р е н н о е

с п о м о щ ь ю

датчика

(Д)

значение

величины

х

после

ш и ф р о в к и

пере ­

дается

в

канал ,связи.

Н а

диспетчерском

п у н к т е

сигнал

п р и б о р

(РП),

л и б о на п о к а з ы в а ю щ и й

п р и б о р

(ПП),

л и б о

поступает

для дальнейшей о б р а б о т к и

на ц и ф р о в у ю

вычис­

л и т е л ь н у ю

м а ш и н у

(ЦВМ).

П е р е д а в а е м а я и н ф о р м а ц и я

м о ж е т

иметь

н е п р е р ы в н ы й

(в системах

т е л е и з м е р е н и я

и

телерегулирования)

ил и

дискретный'

х а р а к т е р

(«вкл . »' — «откл.»

в системах

теле ­

у п р а в л е н и я — телесигнализации, «больше» — «меньше»

в си­

стемах

т е л е и з м е р е н и я ) .

П о

структуре

и к о н ф и г у р а ц и и

л и н и и

связи

делятся

на

радиальные,

когда к а ж д ы й КП

соединяется с ДП отдельным каналом

связи

(рис. 1-б,а),

цепочные

(рис. 1-6,6),

у к о т о р ы х

КП

п р и с о е д и н я ю т с я к

Рис. 1-6. Структура каналов связи систем телемеханики

общему

к а н а л у

связи, и

древовидные

(рис.. 1-б,в). Б о л е е

п о д р о б н ы е сведения

о системах Т М даны

в гл. 8.

§

1-4. П р и м е р ы

систем автоматики и

т е л е м е х а н и к и

Рассмотрим

вначале

п р и м е р ы систем

автоматического

регулирования

( С А Р ) .

'

П р

и м е р

1-3.

С А Р скорости электрического

двигателя.

Схема

статической С А Р п о к а з а н а на рис. 1-7,а,

астатиче­

ской — на

.рис.

1-7,6.

Рис. 1-7. Два типа

САР

скорости электродвигателя

О б ъ е к т о м

управления

является

электрический

двигатель,

регулируемой

величиной

которого

является

скорость

О,:

В различных

практических

системах

ж е л а е м ы й

характер

ее

изменения м о ж е т быть

л и б о

Q =

const, л и б о

Q,o=Q.0n(t)

(на рис . 1-7 рассмотрен первый

с л у ч а й ) .

Рассмотрим схему рис .

l-7,ia.

И з м е р е н н о е

с

п о м о щ ь ю

гателя Дв

сравнивается

в

виде

н а п р я ж е н и я

С т г ' — & т г

£2

с

в е л и ч и н о й уставки

Uo, а разность

&U=Uo—U

подается

на

о б м о т к у в о з б у ж д е н и я

э л е к т р о м а ш и н н о г о

усилителя

ЭМУ,

к о т о р ы й п о д к л ю ч е н

к

я к о р н о й

ц е п и двигателя. П р и

изме­

н е н и и момента сопротивления

Мс

нагрузки

(последняя

характеризуется

т а к ж е

моментом

и н е р ц и и

/ )

происходит

и з м е н е н и е

скорости

двигателя,

что

приводит

к и з м е н е н и ю

величины

AU,

а

следовательно,

и к

и з м е н е н и ю

н а п р я ж е н и я

на

двигателе.

Т а к и м

образом

п р о и с х о д и т

• регулирование

скорости .

М о ж н о

видеть, что

С А Р

(рис. 1-7,а) является

статической:

пусть момент сопротивления Мс

нагрузки

возрос,

тогда

установившееся

значение

скорости

будет

меньше, чем

до

если

п р е д п о л о ж и т ь

о б р а т н о е

(т.

е.

скорость

останется

п р е ж н е й ) ,

то и величина

AU будет

п р е ж н е й ,

а

следователь­

но,

двигатель

Дв имеет

ту ж е

скорость

при п р е ж н е м

зна­

чении

н а п р я ж е н и я

на якоре,

н о

большем

моменте

сопро ­

тивления,

чего не

м о ж е т

быть.

З а в и с и м о с т ь

Q(MC)

имеет

вид,

аналогичный х а р а к т е р и с т и к е

1 на рис. 1-4,6.

В

астатической

СА Р

(рис. 1-7,6)

у с и л е н н о е

значение

AU

управляет

серводвигателем

СДв,

к о т о р ы й

перемещает

д в и ж о к потенциометра, включенного

в я к о р н о й

ц е п и

управ ­

ляемого

двигателя.

О ч е в и д н о ,

при

л ю б о й

п о с т о я н н о й

нагрузке

серводвигатель

будет

производить

п е р е м е щ е н и е

д в и ж к а

п о т е н ц и о м е т р а П\- и изменять

н а п р я ж е н и е

на

я к о р е

двигателя

Дв до тех пор, пока

величина

AU не станет

рав­

ной

нулю,

т. е. пока

скорость

не

станет

равной

.установ­

л е н н о й £ 2 о — ^о - ^~'тг

. Ка к и

в

рассмотренном

выше

при ­

мере

астатической

СА Р

(рис. 1-4,в),

у с т р а н е н и е

статизма

производится

введением

в

закон

регулирования интеграль­

ной

составляющей

от отклонения

(это делается

с

п о м о щ ь ю

серводвигателя) . Заметим,

что если

м о ж н о

измерить

момент

сопротивления

М с

нагрузки,

являющейся

в

данном

случае

основным в о з м у щ а ю щ и м

воздействием,

то

м о ж н о

создать

систему

с

к о м п е н с а ц и е й

момента

с о п р о т и в л е н и я

(САР,

и н в а р и а н т н у ю

к М с ) . Т а к а я

возможность

предоставляется

весьма редко, например, когда нагрузкой двигателя

является

генератор . И з в е с т н о , что момент сопротивления

на оси

генератора

пр и п о с т о я н н о й скорости

п р о п о р ц и о н а л е н

току

якоря

генератора,

и з м е р е н и е

ж е последнего

н е

представ ­

ляет

труда.

Н а

рис. 1-8 и з о б р а ж е н а

статическая

СА Р скорости

дви­

гателя

с

к о м п е н с а ц и е й у к а з а н н о г о

возмущения .

И з м е р е н и е

Рис. 1-8. САР с компенсацией по нагрузке

величины

в о з м у щ е н и я M.c=kl

производится с

п о м о щ ь ю

небольшого

сопротивления,

у с т а н о в л е н н о г о Г д Ц

^ ц г ^ щ щ и ' " " '

2-291