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

вию и качеству переходных процессов. Эти требования привели к созданию автоматизированных электроприводов с комбинирован­ ным управлением, в которых управление осуществляется не только по отклонению управляемой величины, но и по возмущающему (или управляющему) воздействию.

На рис. 77 приведена схема системы стабилизации скорости вращения электродвигателя постоянного тока с ЭМУ. Система ре­ гулирования по своему принципу действия является статической.

В этой системе желаемая скорость вращения со0 электродвига­ теля Дв устанавливается потенциометром Я в виде пропорциональ­ ного желаемой скорости напряжения и0. Это напряжение сравни­ вается с напряжением ыт г тахогенератора ТГ, которое пропорцио­ нально регулируемой скорости вращения электродвигателя со.

Рис. 77

При отклонении скорости от заданного значения появляется ошибка

До) = CÛq — со,

которая в виде напряжения Аию подается через усилитель У на обмотку управления ОУ электромашинного усилителя ЭМУ. Якорь ЭМУ соединен с якорем управляемого электродвигателя Дв. В за­ висимости от знака и величины ошибки изменяется скорость элек­ тродвигателя.

130

F (t). Это дает возможность уменьшить ошибку системы от возму­ щающего воздействия.

Таким образом, на вход усилителя У, во-первых, поступает сиг­ нал, пропорциональный отклонению скорости вращения электро­ двигателя от требуемой величины, и, во-вторых, — сигнал, пропор­ циональный возмущающему воздействию (статическому моменту нагрузки), т. е.

Au = Аиа + Аим = и0—итг + Аим.

Примером системы, в которой осуществляется управление по отклонению управляемой величины и по управляющему воздейст­ вию может служить' следящий электропривод, изображенный на рис. 78. Регулирование по управляющему воздействию в данном

Рис. 78

Ввод первой производной от управляющего воздействия в си­ стеме с астатизмом первого порядка дает возможность исключить скоростную ошибку, т. е. повысить степень астатизма следящего электропривода относительно управляющего воздействия на еди­ ницу.

Следует иметь в виду, что введение в закон управления систе­ мой сигнала, пропорционального производной внешнего воздейст­ вия (управляющего или возмущающего), не влияет на ее устойчи­ вость. Однако преобразующее устройство, через которое внешние воздействия вводятся, должно быть устойчиво. В этом случае ком­ бинированная система электропривода может отрабатывать неко­ торые виды входных сигналов с нулевой установившейся ошибкой, т. е. она становится независимой от внешнего воздействия или, как говорят, инвариантной по отношению к нему.

Система, в которой выполнены условия полной инвариантности, имеет полосу пропускания по частоте (без амплитудных и фазовых искажений), равную бесконечности. Поскольку создать реальную систему с таким свойством нельзя, то на практике выполняют ус­ ловия частичной инвариантности. При этом полоса пропускания системы будет ограниченной, и в системе могут возникнуть, осо­ бенно при высокочастотных входных сигналах, амплитудные и фазовые искажения. Поэтому при проектировании комбинирован­ ных систем электроприводов целесообразно говорить не о полном устранении ошибки, возникающей от внешнего воздействия, а о ее уменьшении.

Выбор структуры и параметров элементов комбинированной си­ стемы электропривода следует производить с точки зрения реаль­ ных требований к точности отработки входного сигнала.

Расчет комбинированных систем электроприводов наиболее просто производить методом логарифмических частотных характе­ ристик.

Пусть имеется комбинированная система электропривода, струк­ турная схема которой приведена на рис. 79, а. В этой системе, на-

а)

ЩР)

б)

0

от величины управляющего воздействия, имеется управление и по воздействию хъх.

При расчете автоматизированных' электроприводов методом ло­ гарифмических частотных характеристик необходимо знать пере­ даточную функцию разомкнутой системы.

Поскольку передаточную функцию комбинированной системы электропривода составить непосредственно по структурной схеме невозможно, то следует систему с комбинированным управлением заменить эквивалентной системой электропривода с управлением

132

LfrM

Рис. 80

только по отклонению (рис. 79, б). Передаточная функция эквива­ лентной системы электропривода в разомкнутом виде равна,.

где W1 (р) — передаточная функция элементов системы электро­ привода, охватываемых связью по управляющему воздействию;

^ г (р) — передаточная функция элементов системы электро­ привода, не охватываемых связью по управляющему воздействию;

(р)— передаточная функция связи по управляющему воз­ действию.

Передаточную функцию эквивалентной системы электропривода (9.21) можно представить в виде:

(9.22)

э У И > 1 - Г 2 ( р ) - № 3 ( Р )

Это соответствует представлению эквивалентной системы элек­ тропривода в виде последовательного соединения элемента с пере­

связью. Структурная схема эквивалентной системы электропри­ вода (9.22) изображена на рис. 77, в.

Таким образом, динамические свойства комбинированной си­ стемы электропривода рис. 77, а можно исследовать по структур­ ной схеме рис. 79, в.

Зная эквивалентную передаточную функцию, можно построить ЛЧХ эквивалентной системы электропривода, соответствующей ком­ бинированной системе. Для этого выражение (9.22) следует пред­

чим логарифмические частотные характеристики эквивалентной системы электропривода.

Дальнейший анализ динамики и выбор корректирующих уст­ ройств эквивалентной системы электропривода производится обыч­

134

Для построения ЛЧХ элементов эквивалентной системы элек­ тропривода с передаточной функцией Ft (р) можно использовать

Fx (р). В этой же системе координат построены линии равных значе­ ний амплитуды (сплошные линии) и фазы (пунктирные линии) элементов с передаточной функцией Wx (p)/W3 (р).

Определив по передаточной функции W\ (p)/W3 (р) значения амплитуды и фазы, для частоты со,- можно установить по номограм­ мам соответствующие значения амплитуды L F 1 (со,) и фазы tyF1 (со,-) и построить таким образом логарифмические частотные характе­ ристики элементов с передаточной функцией Fx (р).

Для построения ЛЧХ элементов эквивалентной системы элек­ тропривода с передаточной функцией F2 (р) аналогично можно ис­ пользовать номограммы, приведенные на рис. 81, которые позво­ ляют по значениям амплитудной и фазовой характеристик элемен­ тов с передаточной функцией W2 (р) • W3 (р) получить значения амплитудной и фазовой характеристик элементов с передаточной функцией F2 (р).

Следует заметить, что номограммы рис. 80 и 81 могут быть ис­ пользованы не только для рассматриваемого случая построения ЛЧХ комбинированной системы, но и во всех других случаях, где могут встретиться подобного вида структурные схемы.

Вопросы для самопроверки

1. Как осуществляется синтез корректирующих устройств частотным методом с помощью логарифмических характеристик?

2. Укажите пути технического осуществления различных типов кор­ ректирующих устройств.

,3. Назовите основные ограничения и достоинства логарифмического

8.Как определить, удовлетворяет ли желаемая ЛА Х требованиям ди­ намической точности системы?

9.Чем определяется наклон желаемой ЛА Х в низкочастотной части? 10. Ка к можно графически построить кривую переходного процесса

замкнутой системы автоматизированного электропривода?

11.Перечислите основные показатели переходного процесса.

12.Как произвести расчет статической точности системы в соответствии

стехническими условиями?

13.Поясните принцип комбинированного управления автоматизирован­ ным электроприводом. Приведите примеры.

14.Каков порядок расчета комбинированных систем электроприводов методом логарифмических частотных характеристик?

136