Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Одноконтурные и многоконтурные электроприводы
Электроприводы бывают простые одноконтурные и многоконтурные. В зависимости от назначения в электроприводах осуществляется регулирование либо скорости вращения (скоростной привод), либо угла поворота или величины перемещения (сервопривод). Электроприводы постоянного тока [7, 8, 12] и электроприводы переменного тока с векторным управлением [10] являются наиболее распространенными объектами регулирования различных автоматических систем. Сходство электроприводов в обеспечении вращающего момента за счет сдвига на 90 градусов векторов полей возбуждения и якоря, различие – в способах обеспечения такого сдвига. В двигателе постоянного тока сдвиг обеспечивается коммутацией обмоток якоря коллектором со щетками. В электроприводе переменного тока векторное управление [10] полем статора осуществляется электронным коммутатором в соответствии с вращением ротора электродвигателя. Для управления коммутацией обычно используются сигналы какого либо датчика положения ротора электродвигателя. Что касается структуры, состава контуров управления и регуляторов, электроприводы мало различаются. В дальнейшем будем рассматривать более простой и понятный электропривод постоянного тока. Типовым примером привода с регулированием скорости вращения являются приводы главного движения различных обрабатывающих станков. Примером привода с регулированием перемещения являются приводы подач обрабатывающих станков, которые обеспечивают заданную величину перемещения инструмента. Причем в этих приводах помимо регулирования величины перемещения осуществляется регулирование и стабилизация скорости перемещения. К системам регулирования электроприводами предъявляются высокие требования по точности регулирования, как положения, так и скорости перемещения, а так же к качеству работы в переходных режимах работы, так как они определяют точность и качество обработки изделий. 6.1.1. Одноконтурный электропривод с ПИД-регулятором скорости. Простые одноконтурные электроприводы состоят из электродвигателя постоянного тока, датчика скорости, регулятора и силового преобразователя для питания двигателя. В одноконтурном, скоростном электроприводе чаще всего используется ПИД-регулятор, обеспечивающий астатическое управление скоростью электродвигателя. С помощью настройки двух нулей ПИД-регулятора удается компенсировать одну постоянную времени объекта, а вторую существенно уменьшить в h раз, на величину ограничения подъема ЛАХ дифференциальной составляющей относительно пропорциональной составляющей ПИД-регулятора. Величина подъема h не может быть слишком большой из физических соображений. Для электроприводов с импульсными силовыми преобразователями h ограничено значением Тя/Ту. Обычно h = (3 10).
Настройкой чисел Ki интегральной, Kp пропорциональной и Kd дифференциальной составляющих компенсируем большую (электромеханическую) постоянную времени и уменьшаем малую (электромагнитную) постоянную времени электродвигателя. Для этого выражаем пропорциональную и дифференциальную составляющие через интегральную следующим образом
Kp = Ki*Tм, Kd = Ki*Tм*Tя
В контуре управления теперь присутствует постоянная времени Ту силового преобразователя и баластная постоянная времени Тб = Тя/h дифференциальной составляющей ПИД-регулятора. Рассчитываем коэффициент усиления и одновременно частоту среза wc разомкнутого контура как деленный на сумму оставшихся в контуре двух постоянных времени коэффициент ke = 0.4
wc = 0.4 / (Ту +Тя/h).
Получаем контур управления с 1.5 % перерегулированием переходной характеристики с длительностью h(t) = 2/wc. Если выбрать h = Тя/Ту, имеем wc = 0.2/Ту и длительность h(t) = 10*Tу. При изменении коэффициента ke на 0.3, 0.35 и 0.5 пропорционально изменяется частота среза wc и изменяется перерегулирование соответственно на 0, 0.5 и 4.5 %. Относительная длительность для процесса без перерегулирования возрастет до 2.2/wc. Для всех рассмотренных вариантов расчета показатель колебательности АЧХ неизменен М = 1. Коэффициент интегральной составляющей ПИД-регулятора вычисляем делением коэффициента усиления контура на коэффициенты двигателя 1/Ce, силового преобразователя Ку и датчика скорости Кдс
Ki = wc*Ce/(Ку*Кдс).
Таким образом передаточная функция ПИД- регулятора Wпид(p) имеет вид Wпид(p) = Kp + Ki/p + Kd*p/(Тя/h*p + 1).
Или для выбранного h = Тя/Ту
Wпид(p) = ((Тя*p +1)*Тм*p + 1)* Ki / (p*(Ту*p + 1).
Контур скорости с ПИД-регулятором хорошо компенсирует моментные возмущения, хуже – параметрические. Увеличение инерционности нагрузки электродвигателя относительно расчётной вызывает увеличение перерегулирования переходной характеристики, что ограничивает область использования одноконтурных электроприводов. Сервопривод с ПИД-регулятором скорости. Для трансформации скоростного привода в сервопривод необходимо добавить контур регулирования положением. В контур положения войдёт замкнутый контур скорости, редуктор, датчик положения и регулятор положения (П-регулятор) с коэффициентом Крп. Частоту среза контура положения задаём как ke*wc, т.е. всегда меньше частоты среза контура скорости. С учётом коэффициента Кдп датчика положения и коэффициента Кред редуктора имеем
Крп = ke*wc*Кдс / (Кдп*Кред).
Перерегулирование сервопривода определяется коэффициентом ke и мало зависит от перерегулирования входящего в него скоростного привода. Поэтому при расчёте электропривода под сервопривод коэффициент ke целесообразно выбирать = 0.5 или даже больше (0.6 – 0.7), чтобы обеспечить большее быстродействие сервопривода (tnn = 13 Ty) и меньшее перерегулирование. 6.1.2. Многоконтурные системы подчиненного регулирования. Для обеспечения высокого качества работы электропривода, системы управления строятся по принципу подчиненного регулирования как иерархическая 3-х уровневая с регулированием тока, скорости и положения приводного механизма. Для каждого уровня есть свой регулятор и свой датчик. Структурно контуры управления вложены друг в друга и внешние контуры доминируют над внутренними. Имеет место стандартное для иерархической структуры распределение задач и быстродействия: подчинённые задачи должны решаться быстрее. Возможно одновремённое управление сразу тремя переменными, но в конечном итоге будет исполнено задание внешнего контура. Функциональная схема трехконтурной системы регулирования электропривода приведена на рис. 6.1.
Рис. 6.1
На рисунке: РП, РС, РТ – регуляторы положения, скорости, тока; ДП, ДС, ДТ – датчики положения, скорости, тока; , , – сигналы задания, положения, скорости, тока; УМ – усилитель мощности; ДВ – двигатель. Системы регулирования, построенные по такому принципу, называются системами подчиненного регулирования, так как в них сигнал задания регулятору тока формируется регулятором скорости, то есть токовый контур подчиняется регулятору скорости. Сигнал задания регулятору скорости формируется регулятором положения, а значит, скоростной контур подчиняется регулятору положения. Структура подчиненного регулирования позволяет осуществить регулирование тока якоря, скорости вращения и положения отдельными регуляторами, выбирать желаемые законы регулирования и рассчитывать параметры настроек регуляторов для каждого контура. Традиционная последовательная, раздельная настройка регуляторов в каждом контуре обеспечивает достаточно хорошие характеристики электропривода. Однако одновременная и согласованная настройка всех регуляторов как единого могдального регулятора позволет достичь лучшего качества управления электроприводом. Еще одним достоинством схемы подчиненного управления является простота ограничений тока и скорости двигателя в виде ограничений управляющего сигнала на входах контуров тока и скорости.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-12-07; просмотров: 63; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.188.241.82 (0.006 с.) |