Коррекция системы автоматического управления

 

Динамические показатели качества в значительной мере определяются инерционными свойствами звеньев САУ. К таким звеньям в рассматриваемом примере относятся ЭМУ, Г и Д, передаточные функции которых имеют довольно существенные значения основных постоянных времени.

Точность работы САУ также зависит от возмущающих воздействий, действующих на объект управления и силовые преобразователи. К таковым в рассматриваемом следящем электроприводе можно отнести колебания напряжения промышленной сети, вследствие чего изменяется скорость приводных двигателей, и изменения моментов сопротивления на валу двигателя.

Для уменьшения влияния инерционности и возмущений в САУ вводят местные обратные связи. Для расчета этих дополнительных контуров управления целесообразно использовать методику последовательной коррекции с подчиненным регулированием координат.

В используемой в качестве примера САУ можно ввести два внутренних вложенных друг в друга контура регулирования: один по напряжению генератора, второй по скорости электродвигателя. Организация этих обратных связей представлена на рис. 7.1.

Рис. 7.1. Реализация подчиненного регулирования

 

В данной схеме регулятор напряжения РН и регулятор скорости РС помещены между ФЧВ и УПТ, т.к. коррекцию удобнее реализовать на постоянном токе в слаботочной части прямого канала управления.

Здесь датчиком внутреннего контура является делитель напряжения, с которого часть напряжения подается на вычитающий вход РН. В качестве датчика скорости используется тахогенератор ТГ (со своим делителем напряжения), напряжение с которого поступает на вычитающий вход РС. Далее рассматривается методика последовательной коррекции с подчиненным регулированием координат для синтеза РН и РС.

 

Расчет контура регулирования напряжения

 

Структурная схема первого внутреннего контура представлена на рис. 7.2. Здесь - передаточная функция РН, - ПФ делителя напряжения.

Рис. 7.2. Структурная схема контура регулирования напряжения

 

В соответствии с методикой подчиненного регулирования координат внутренние контуры настраиваются по быстродействию на так называемый модульный оптимум, которому соответствует желаемая ПФ разомкнутой системы следующего вида

,

где – нескомпенсированная постоянная времени.

В качестве берется наименьшая постоянная времени синтезируемого контура, поэтому она часто называется малой постоянной времени. По существу – ПФ реального интегратора. При этом желаемая ПФ замкнутой системы определяется соотношением

,

т.е. представляет собой колебательное звено с незначительным коэффициентом демпфирования .

Переходная характеристика такого контура для с приведена на рис. 7.3. Из нее видно, что перерегулирование и длительность переходного процесса достаточно малы . Точность такого контура приемлема, т.к. он обладает астатизмом первого порядка (в канале управления имеется один интегратор).

Рис. 7.3. Переходная характеристика желаемой системы

 

Возьмем в качестве нескомпенсированной постоянной времени постоянную времени обмотки уравнения ЭМУ, т.е. положим . Тогда желаемая ПФ разомкнутого контура будет иметь следующий вид:

 

 

Зададимся значением коэффициента передачи датчика напряжения , исходя из следующих соображений. Максимальное напряжение цепи обратной связи , подаваемого на РН, ограничим значением при максимальном значении напряжения генератора . Отсюда получим

.

 

Теперь можно определить ПФ разомкнутого контура :

.

 

После этого рассчитывается ПФ по соотношению

.

В результате получим

 

,

 

где с – постоянная времени интегрирования РН.

Поделив числитель ПФ на ее знаменатель, получим параллельную структуру РН:

 

,

 

где – коэффициент передачи пропорционального звена;

с – коэффициент передачи дифференциатора.

Анализ показывает, что РН реализует пропорционально - интегрально - дифференциальный (ПИД) закон управления.