Файл: Андрющенко, В. А. Автоматизированный электропривод систем управления учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.10.2024

Просмотров: 72

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Третье уравнение можем использовать для проверки:

 

0,05 = — —

0,625.

 

1 2 5+

11,8

Округляем полученные значения до стандартных:

Rv -----

125 ком : R.,

12 ком ; С === 5 мкф.

Полная схема

корректирующего устройства приведена на

рис. 69. Заметим, что в данном примере форсирующее звено рас­ считано в предположении подключения его выхода к электронному усилителю, имеющему высокоомное входное сопротивление. В слу­ чае низкоомного входного сопротивления усилителя следует по­ ставить согласующий каскад (катодный или эмиттерный повтори­ тель) между выходом форсирующего звена и входом усилителя.

Если же это технически неосуществимо, то необходимо учесть входное сопротивление усилителя при расчете корректирующего контура. Например, в последнем расчете можно задаться величи­ ной сопротивления R2, считая его равным значению входного со­ противления усилителя. Остальные параметры схемы форсирую­ щего звена находятся по выше приведенным формулам.

§ 26. ПОСТРОЕНИЕ К Р И В О Й П Е Р Е Х О Д Н О Г О ПРОЦЕССА

Построение характеристики переходного процесса у = ср (t) замкнутой системы автоматизированного электропривода при еди­ ничном скачкообразном воздействии удобно делать с помощью ме­ тода трапецеидальных частотных характеристик. Для этого необ­ ходимо построить вещественную частотную характеристику Р (со) замкнутой по логарифмическим частотным характеристикам ра­

зомкнутой

системы, воспользовавшись

номограммами,

приведен­

ными на рис. 70, где по оси ординат

отложены

значения модуля

коэффициента передачи разомкнутой

системы L (со) в децибеллах,

по

оси абсцисс — значения

фазы г|) (со)

коэффициента

передачи,

и

в этой

системе координат

построены

линии

равных

значений

Р (со) = const.

Определив по логарифмическим частотным характеристикам значения L (со() и г|з (со() для частоты сог-, можно найти по номограм­ мам соответствующее значение Р (со,-) и построить таким образом вещественную частотную характеристику Р (со). Затем веществен­ ную частотную характеристику Р (со) исследуемой системы {рис. 71, а*) аппроксимируют трапецеидальными частотными харак-

На рис. 71 трапеции обозначены цифрами 14.

123


V \ v ^ h

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,0

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,5

0,138

0,165

0,176

0.184

0,192

0,199

0,207

0,215

0,223

0,231

1,0

0,310

0,301

0,340

0,356

0,371

0,386

0,401

0,417

0,432

0,447

1,5

0,449

0,469

0,494

0,516

0,538

0,560

0,594

0,603

0,617

0,646

2,0

0,572

0,597

0,628

0,655

0,683

0,709

0,681

0,761

0,786

0,810

2,5

0,674

0,705

0,797

0,833

0,867

0,833

0,839

0,891

0,938

0,943

3,0

0,775

0,790

0,828

0,863

0,896

0,928

0,958

0,987

1,013

1,038

3,5

0,783

0,853

0,892

0,928

0,963

0,994

1,024

1,050

1,074

1,095

4,0

0,857

0,896

0,938

0,974

1,008

1,039

1,060

1,090

1,107

1,124

4,5

0,883

0,923

0,960

0,997

1,029

1,057

1,080

1,100

1,115

1,129

5,0

0,896

0,936

0,978

1,012

1,042

1,067

J , 087

1,103

1,112

1,117

5,5

0,900

0,940

0,986

1,019

1,046

1,067

1,083

1,093

1,095

1,097

6,0

0,904

0,942

0,981

1,013

1,037

1,054

1,065

1,070

1,068

1,062

6,5

0,904

0,943

0,980

1,009

1,030

1,043

1,050

1,043

1,043

1,033

7,0

0,904

0,944

0,978

1,006

1,024

1,035

1,037

1,033

1,023

1,009

7,5

0,907

0,945

0,980

1,006

1,019

1,025

1,025

1,017

1,005 •

0,989

8,0

0,910

0,951

0,985

1,008

1,020

1,024

1,021

1,012

0,995

0,981

8,5 •

0,918

0,956

0,989

1,010

1,021

1,022

1,018

1,007

0,992

0,977

9,0

0,924

0,965

0,996

1,016

1,025

1,025

1,018

1,006

0,992

0,978

9,5

0,932

0,972

1,004

1,022

1,029

1,027

1,019

1,006

0,993

0,982

10,0

0,939

0,978

1,009

1,025

1,031

1,027

1,019

1,006

0,993

0,987

10,5

0,944

0,985

1,013

1,028

1,033

1,028

1,017

1,005

0,993

0,991

11,0

0,947

0,988

1,015

1,029

1,031

1,025

1,014

1,002

0,993

0,989

11,5

0,949

0,988

1,016

1,027

1,028

1,021

1,010

0,999

0,991

0,987

12,0

0,950

0,988

1,015

1,025

1,024

1,015

1,004

0,994

0,988

0,986

12,5

0,950

0,988

1,013

1,022

1,019

1,010

0,999

0,990

0,986

0,987

13,0

0,950

0,989

1,012

1,019

1,015

1,005

0,994

0,986

0,985

0,987

13,5

0,950

0,990

1,011

1,017

1,011

1,000

0,990

0,983

0,984

0,988

14,0

0,952

0,990

1,011

1,016

1,009

0,997

0,988

0,983'

0,985

0,991

14,5

0,954

0,990

1,012

1,015

1,008

0,996

0,987

0,985

0,988

0,996

15,0

0,956

0,993

1,012

1,014

1,007

0,995

0,988

0,987

0,991

1,000

15,5

0,959

0,995

1,014

1,014

1,006

0,995

0,989

0,988

0,996

1,004

16,0

0,961

0,997

1,015

1,014

1,006

0,995

0,991

0,992

0,998

1,007

16,5

0,964

0,999

1,016

1,014

1,005

0,995

0,993

0,995

1,002

1,009

17,0

0,965

1,001

1,016

1,013

1,005

0,995

0,994

0,997

1,005

1,010

17,5

0,966

1,002

1,015

1,012

1,003

0,995

0,994

0,998

1,006

1,010

18,0

0,966

1,002

1,015

1,011

1,002

0,995

0,995

1,001

1,008

1,010

18,5

0,966

1,001

1,015

1,009

1,001

0,994

0,995

1,001

1,007

1,009

19,0

0,967

1,000

1,015

1,008

0,998

0,992

0,995

1,001

1,006

1,006

19,5

0,967

1,000

1,014

1,006

0,996

0,991

0,995

1,001

1,005

1,004

20,0

0,967

1,000

1,013

1,005

0,995

0,991

0,995

1,001

1,005

1,003

20,5

0,968

1,002

1,012

1,004

0,994

0,991

0,996

1,002

1,004

1,001

21,0

0,968

1,002

1,011

1,003

0,994

0,992

0,997

1,003

1,004

1,001

21,5

0,969

1,002

1,011

1,003

0,995

0,992

0,999

1,004

1,004

1,000

22,0

0,971

1,002

1,011

1,002

0,995

0,993

1,000

1,005

1,004

0,999

22,5

0,973

1,002

1,011

1,002

0,996

0,995

1,002

1,006

1,004

0,999

23,0

0,974

1,005

1,011

1,002

0,996

0,996

1,004

1,007

1,003

0,998

23,5

0,975

1,005

1,010

1,002

0,996

0,998

1,004

1,008

1,003

0,998

24,0

0,975

1,005

1,010

1,001

0,996

0,999

1,005

1,007

1,002

0,997

24,5

0,975

1,005

1,009

1,000

0,996

0,999

1,005

1,006

1,001

0,997

25,00

0,975

1,005

1,008

1,000

0,995

0,999

1,005

1,004

1,000

0,996

теристиками так, чтобы при сложении ординат всех трапеций (рис. 71, б) получилась исходная характеристика.

Для каждой трапеции определяется коэффициент наклона % = = — (рис. 71, а) и по нему из табл. 13 берутся значения п-функ-

ций.

Кривая переходного процесса получается суммированием по­ строенных /г-функций с учетом пересчета масштабов, поскольку для каждой трапеции значения Роі и woi отличны от единицы. Для этого значения функции увеличиваются в Р01 раз, а значение аргу­ мента уменьшается в со0,- раз. Данные сводятся в табл. 14, по ко­ торым строится график переходного процесса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

13

0,50

0,55

0,60

0,65

0,70

0,75

0,80

0,85

0,90

0,95

1

t

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,0

0,240

0,248

0,255

0,259

0,267

0,275

0,282

0,290

0,297

0,304

0,314

0,5

0,461

0,476

0,490

0,505

0,519

0,534

0,547

0,562

0,575

0,593

0,603

1,0

0,665

0,685

0,706

0,722

0,740

0,758

0,776

0,794

0,813

0,832

0,844

1,5

0,833

0,856

0,878

0,899

0,919

0,938

0,956

0,974

0,986

1,003

1,020

2,0

0,967

0,985

1,010

1,031

1,042

1,060

1,078

1,098

1,113

1,125

1,133

2,5

1,061

1,082

1,100

1,117

1,130

1,142

1,154

1,164

1,172

1,176

1,178

3,0

1,115

1,132

1,145

1,158

1,161

1,166

1,171

1,174

1,175

1.175

1,175

3,5

1,142

1,152

1,158

1,159

1,60

1,161

1,156

1,149

1,141

1,131

1,118

4,0

1,138

1,134

1,134

1,138

1,132

1,127

1,111

1,099

1,085

1,071

1,053

4,5

1,118

1,115

1,107

1,098

1,084

1,069

1,053

1,037

1,019

1,001

0,986

5,0

1,092

1,083

1,070

1,050

1,032

1,016

0,994

0,979

0,962

0,951

0,932

5,5

1,051

1,037

1 ,021

1,003

0,984

0,956

0,949

0,934

0,922

0,920

0,906

6,0

1,018

1,001

0,982

0,946

0,948

0,936

0,920

0,910

0,903

0,903

0,905

6,5

0,993

0,975

0,957

0,941

0,927

0,917

0,911

0,908

0,909

0,915

0,925

7,0

0,974

0,958

0,944

0,926

0,922

0,911

0,920

0,927

0,934

0,946

0,958

7,5

0,966

0,951

0,941

0,935

0,932

0,936

0,944

0,955

0,970

0,986

1,004

8,0

0,970

0,949

0,944

0,948

0,951

0,958

0,974

0,990

1,006

1,023

1,041

8,5

0,975

0,960

0,961

0,966

0,976

0,990

1,006

1,023

1,039

1,053

1,061

9,0

0,982

0,972

0,980

0,987

1,000

1,015

1,033

1,048

1,059

1,066

1,066

9,5

0,987

0,985

0,993

1,006

1,020

1,036

1,049

1,059

1,063

1,062

1,056

10,0

0,993

0,996

1,007

1,017

1,033

1,046

1,054

1,058

1,055

1,048

1,033

10,5

0,997

1,002

1,014

1,027

1,039

1,047

1,048

1,044

1,034

1,021

1,005

11,0

0,997

1,006

1,017

1,029

1,037

1,043

1,034

1,024

1,010

0,994

0,977

11,5

0,997

1,006

1,019

1,026

1,027

1,025

1,015

1,000

0,984

0,969

0,958

12,0

0,997

1,006

1,018

1,019

1,017

1,010

0,995

0,979

0,965

0,954

0,949

12,5

0,998

1,006

1,914

1,012

1,005

0,993

0,980

0,964

0,955

0,950

0,955

13,0

1,000

1,006

1,010

1,005

0,995

0,982

0,968

0,958

0,954

0,958

0,970

13,5

1,002

1,006

1,008

0,999

0,987

0,974

0,965

0,961

0,965

0,976

0,990

14,0

1,005

1,006

1,005

0,994

0,983

0,970

0,969

0,971

0,981

0,997

1,010

14,5

1,008

1,007

1,002

0,993

0,983

0,976

0,978

0,987

1,001

1,017

1,030

15,0

1,011

1,007

1,001

0,993

0,985

0,984

0,991

1,003

1,019

1,032

1,040

15,5

1,011

1,008

1,000

0,994

0,990

0,993

1,003

1,018

1,031

1,039

1,039

16,0

1,012

1,008

1,000

0,996

0,995

1,001

1,014

1,027

1,036

1,038

1,028

16,5

1,009

1,007

0,999

0,997

0,999

1,008

1,020

1,030

1,032

1,027

1,012

17,0

.1,008

1,005

0,997

0,998

1,002

1,012

1,023

1,027

1,023

1,013

0,988

17,5

1,006

1,002

0,997

0,998

1,004

1,014

1,020

1,018

1,038

0,993

0,979

18,0

1,001

0,999

0,995

0,998

1,003

1,012

1,014

1,007

0,993

0,978

0,969

18,5

0,998

0,995

0,993

0,997

1,004

1,009

1,006

1,007

0,981

0,969

0,956

19,0

0,996

0,992

0,992

0,996

1,003

1,005

0,998

0,985

0,973

0,967

0,973

19,5

0,996

0,991

0,992

0,995

1,003

1,001

0,991

0,979

0,972

0,974

0,985

20,0

0,995

0,991

0,994

0,996

1,001

0,996

0,986

0,976

0,974

0,990

1,001

20,5

0,995

0,993

0,997

0,996

0,999

0,993

0,983

0,975

0,981

1,002

1,016

21,0

0,996

0,995

1,000

0,995

0,998

0,992

0,986

0,988

0,997

1,013

1,024

21,5

0,996

0,996

1,000

0,997

0,997

0,991

0,991

0,997

1,012

1,024

1,029

22,0

0,997

1,000

1,004

1,000

0,996

0,992

,0,998

1,008

1,022

1,028

1,026

22,5

0,998

1,001

1,005

1,001

0,997

0,994

1,002

1,015

1,025

1.027

1,016

23,0

0,999

1,002

1,008

1,002

0,998

0,997

1,007

1,017

1,023

1,023

1,002

23,5

1,000

1,002

1,007

1,003

0,999

1,000

1,008

1,017

1,015

1,012

0,988

24,0

1,000

1,002

1,006

1,003

1,004

1,002

1,005

1,014

1,005

0,995

0,979

24,5

1,000

1,002

1,004

1,003

1,001

1,003

1,005

1,008

0,991

0,985

0,975

25,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

14

 

 

т

 

 

0,0

0,5

1,0

 

•1,5

 

 

УІ (t) = >h-Poi

124

125


Полученная суммарная кривая y^{t) = ^ y^t) (рис. 72), где

п — число трапеций, будет представлять собой искомую прибли­ женную характеристику переходного процесса. Точность построе-

Рис. 71

Рис. 72

ния кривой переходного процесса зависит от точности аппроксима­ ции трапециями площади, ограниченной кривой Р (со).

§ 27. РАСЧЕТ С Т А Т И Ч Е С К О Й Т О Ч Н О С Т И А В Т О М А Т И З И Р О В А Н Н О Г О Э Л Е К Т Р О П Р И В О Д А

Сущность расчета статической точности автоматизированного электропривода сводится к тому, что система делится на элементы, затем находятся (теоретически или экспериментально) статические передаточные характеристики каждого элемента в отдельности и, наконец, определяется передаточная статическая характеристика замкнутой системы.

Передаточная характеристика системы строится как по выход­ ной величине

0 = 4>ie te).

так и по ошибке

126

для астатических систем электроприводов целесообразно находить передаточные характеристики для основного возмущения

 

 

 

 

 

 

y =

4if(f)

«ли

x =

y2f(f).

 

 

Элементы системы электропривода могут соединяться последо­

вательно, параллельно и охватываться обратной связью.

 

 

 

На рис. 73 приведен

 

пример

построе­

 

 

 

ния

результирующей

статической

харак­

I

и

Уг

теристики

двух

последовательно включен­

 

ных

элементов.

В

первом

квадранте

по­

 

 

 

строена

 

статическая

 

характеристика

 

 

 

Уг =

Ф (ёі)

элемента

/.

Во

втором квад­

 

 

 

ранте

по

вертикальной оси отложено g2

=

 

 

 

= ух,

по

левой

горизонтальной

полуоси

 

 

 

у2

в

этих

осях

построена

характеристика

 

 

 

элемента

/ / .

 

 

 

 

gx

(точка А

 

 

 

 

Зададимся некоторым

на

 

 

 

оси

gj).

Восстановим

в

точке

А

перпен­

 

 

 

дикуляр до пересечения с характеристи­

 

 

 

кой

 

элемента

/

(точка

 

В);

 

проведем

Рис.

73

 

из точки В линию, параллельную оси

 

 

 

абсцисс, до пересечения с характеристикой

элемента / /

(точка С).

Очевидно,

что отрезок

OD равен искомому значению у2,

соответст-

Рис . 74

Рис . 75

вующему^ . Для удобства построения результирующей статической характеристики точку С переносим с помощью биссектрисы квад­ ратного угла ООг в четвертый квадрант (точка Е). Точка Е принад­ лежит статической передаточной характеристике последовательного

127


соединения двух элементов. Аналогично находим другие точки ха­ рактеристики и соединяем их плавной кривой.

Для трех элементов построение получается наиболее простым: в первом, втором и третьем квадрантах располагаются соответст­ венно характеристики элементов /, I I \л III, а в четвертом квад­ ранте при помощи описанного приема получаем характеристику соединения.

Для получения статической характеристики параллельного соединения элементов по заданным характеристикам этих элемен­ тов следует построить характеристики звеньев в одинаковом мас­ штабе и просуммировать их ординаты. На рис. 74 показаны харак­ теристики I м I I двух параллельно включаемых элементов. Харак­ теристика / / / является результирующей.

Рассмотрим графический метод построения статической характе­ ристики элемента, охваченного обратной связью (рис. 75).

Если статическая характеристика элемента без обратной связи выражается уравнением

У =

 

Фі

(S),

а статическая характеристика

обратной связи имеет вид

* 0 . С

=

Ф 2

(У),

то статическая характеристика системы будет

У = Фі

к

±

Фг (У) 1.

Плюс в квадратных скобках последнего выражения соответствует отрицательной обратной связи, минус — положительной.

Зададимся некоторым значением у = ух

(точка А).

Отрезок OB

представляет собой величину

на

входе охватываемого элемента;

в случае отрицательной обратной связи хг

=

gx

— ф 3

х);

отсюда

gl

= * і + ф 2

(Уі)

= * і + х0.

с

і .

 

 

 

Имея характеристику

обратной

связи х0_ с

=

ф2

(у) (второй

квад­

рант рис. 75, б, кривая / / ) , строим в соответствии с последним вы­ ражением результирующую характеристику соединения. Для по­ ложительной обратной связи построения выполняются аналогично.

После получения результирующей статической характеристики следящего электропривода необходимо сравнить ее с требуемой статической характеристикой. Разность между действительной (результирующей) и требуемой характеристиками определяет стати­ ческую ошибку системы.

Описанным образом можно проверить статическую точность автоматизированного электропривода не только при работе системы в нормальных эксплуатационных условиях, но и при заданных из­ менениях температурного режима и колебаний напряжения и ча­ стоты источника питания.

В качестве примера найдем передаточные статические характе­ ристики разомкнутого и замкнутого астатического следящего элек-

128


тропривода без корректирующей обратной связи, поэлементная схема которого изображена на рис. 68.

В первом квадранте (рис. 76, а) строим статическую характе­ ристику чувствительного элемента ивых, ч , э = ср (Ѳв х ). Во втором квадранте по оси ординат отложено входное напряжение усилителя "вх. у> равное выходному напряжению чувствительного элемента, а по оси абсцисс выходное напряжение усилителя. Таким обра­ зом, во втором квадранте построена статическая характеристика

усилителя иВ Ь І Х . у = ф («в х . у )

&'вых. 1,3,

 

(состоящего

из

предвари­

 

тельного усилителя и уси­

е

 

лителя

мощности).

 

 

 

 

Аналогично

в

третьем

 

 

квадранте

строим

статиче­

 

 

ские

характеристики

ис­

 

 

полнительного электродви­

 

Séx,P

гателя

Ѳ в ы х

= ср (ив х .

) для

 

 

различных

 

значений

мо­

 

 

мента

нагрузки

М.

 

 

 

 

Задаваясь

некоторыми

 

 

значениями

входной

вели­

 

 

чины Ѳв х и используя

ста­

 

 

тические

 

характеристики

 

 

элементов

системы, в

чет-^

 

 

вертом

квадранте

получим

 

 

статические

характеристи­

 

 

ки

ѲВ Ь І Х =

 

ф (Ѳв х )

разомк­

 

 

нутого следящего

электро­

 

 

привода

при

различных

 

 

значениях

момента нагруз­

 

 

ки

М.

 

 

76, б

 

 

 

 

 

На

рис.

построе­

Mf мг

Mj Mi мs

ны статические

характери­

Рис. 76

 

стики

Ѳ в ы х

 

= ф (Ѳв х ) замк­

 

 

нутого

следящего

М.

электропривода при

различных

значениях

момента нагрузки

 

 

 

 

На рис. 76, в построена ошибка слежения следящего электро­

привода в зависимости от момента нагрузки

Ѳ = ф (М).

 

 

Ошибка

определяется из выражения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ѳ = Ѳ„

 

 

 

§ 28. РАСЧЕТ А В Т О М А Т И З И Р О В А Н Н Ы Х

Э Л Е К Т Р О П Р И В О Д О В

 

С К О М Б И Н И Р О В А Н Н Ы М У П Р А В Л Е Н И Е М

 

 

Практика автоматического управления технологическим обору­ дованием предъявляет к автоматизированным системам электро­ приводов все более высокие требования по точности, быстродейст-

9 Заказ № 967

129