Принципы построения типовых СЭП

 

1) Одноконтурные СЭП. Состоят из контура, включающего в себя регулятор (Р), объект управления (ОУ), датчик регулируемого параметра и сумматор, сравнивающий заданную и отработанную приводом величину параметра.

Достоинства: простота и высокое быстродействие.

Недостатки: не обеспечивает достаточной помехозащищенности и имеются проблемы ограничения регулируемых координат (чаще всего тока двигателя).

 

2) Системы подчиненного регулирования. Состоят из нескольких контуров, "вложенных" друг в друга.

Достоинства:

а) Унификация структуры и настроек регуляторов.

б) Простота ограничения регулируемых координат путем ограничения регуляторов соответствующих контуров.

в) Удобство наладки СЭП на объекте. Контура настраиваются последовательно, от внутреннего к внешним.

 

Недостатки:

а) Возрастание некомпенсируемой (малой) постоянной времени по мере увеличения числа контуров от внутреннего к внешнему, а следовательно, снижение быстродействия.

б) Критичность динамики к изменению параметров объекта. При изменении, например, момента инерции обрабатываемой детали изменяются и показатели качества переходных процессов (см. рис.). Поэтому в случае изменения параметров объекта управления в широком диапазоне необходимо применение адаптивных систем.

 

 

3) Системы модального управления

 

 

Достоинства:

а) Высокое быстродействие.

б) Унификация структуры привода

 

Недостатки:

а) Относительная сложность настройки привода.

б) Критичность динамики привода к вариации параметров объекта.

 

Одноконтурные СЭП

 

1. Функциональная схема СЭП и статические характеристики системы

 

 

 

На выходе тахогенератора ТГ включен фильтр для сглаживания пульсаций и помех на коллекторе ТГ. Стабилитрон СТ выполняет роль токовой отсечки . При моментах двигателя стабилитрон закрыт, при стабилитрон открыт и токовая отсечка вступает в действие, приводя к снижению напряжения регулятора скорости вплоть до остановки привода. Механические характеристики при этом называются экскаваторными.

 

 

2. Оптимизация динамики СЭП

Структурно-динамическая схема СЭП может быть представлена в виде

На схеме введены обозначения: РС –регулятор скорости, П – силовой преобразователь, Д – датчик скорости; ДС – датчик скорости; , , - коэффициенты передачи; , - "малые" постоянные преобразователя и датчика скорости; - электромагнитная (якорная) постоянная времени; - электромеханическая постоянная времени.

При структурная схема примет вид,

 

где - "большие" постоянные времени, определяются

Должны быть скомпенсированы регулятором скорости для получения быстропротекающих малоколебательных переходных процессов; - "малые" постоянные времени не компенсируются, так как являются постоянными времени фильтров.

Компенсация больших постоянных времени физически происходит за счет форсировок выходных напряжений регуляторов.

 

ПФ разомкнутой системы будет:

;

- суммарная малая постоянная времени.

 

С учетом малых постоянных времени можно определить настройку ПИД-регулятора.

 

1) Настройка на оптимум по модулю (ОМ):

; где

ПФ разомкнутого контура скорости

;

Переходные процессы в системе определяются малыми постоянными времени. Большие постоянные времени скомпенсированы регулятором скорости.

ПФ замкнутого контура скорости ;

Настройка на ОМ соответствует коэффициенту демпфирования колебательного контура и перерегулированию ;

 

2) Настройка на симметричный оптимум (СО):

; где

ПФ разомкнутого контура скорости

;

ПФ замкнутого контура скорости ;

Настройка на СО соответствует коэффициенту демпфирования колебательного контура и перерегулированию .