Синтез системы управления электропривода

 

Синтез системы управления электропривода производится из тех же требований, которые предъявляются ко всем системам автоматического управления: время переходного процесса, перерегулирование, точность отработки входного воздействия, величина ошибки на возмущающее воздействие, величины запасов устойчивости.

Структурную схему привода можно представить в виде, приведенном на рис. 6.8.

 

 

Рис. 6.8. Структурная схема электропривода

 

На данной структурной схеме усилитель мощности представлен в виде нелинейного звена типа «насыщение», что обусловлено наличием ограничения по напряжению питания усилителя.

Для целей анализа и синтеза нелинейные звенья гармонически линеаризуют. Тогда передаточную функцию усилителя мощности можно описать в виде:

(6.29)

где  – напряжение питания электродвигателя,  – коэффициент передачи усилителя мощности.

Согласно структурной схеме передаточная функция электропривода по ошибке имеет вид:

.                         (6.30)

Задача корректирующего устройства заключается в обеспечении необходимого коэффициента усиления разомкнутой системы для удовлетворения требований к ошибке при действии на систему заданных воздействий. При отработке типового гармонического закона с частотой  коэффициент передачи корректирующего устройства  должен удовлетворять неравенству

,                                     (6.31)

где  и  – амплитуда и частота i -го входного воздействия,  – допустимая ошибка в системе при действии i -го входного воздействия.

Особенностью работы следящих электроприводов является то, что они должны иметь возможность отработки входного воздействия без внесения искажений в регулируемую величину , это означает, что нагрузочная линия должна лежать внутри ППДС. Из выполнения этого условия следует, что напряжение, подаваемое на двигатель с усилителя мощности, не будет превышать максимального значения, то есть величину напряжения питания. В этом случае усилитель мощности можно представлять линейным звеном с коэффициентом усиления :

.

В этом случае неравенство (6.31) упрощается до

.

Структурная схема электропривода принимает вид.

 

 

Рис. 6.9. Структурная схема электропривода

 

Как правило, допустимая ошибка одинакова для всего класса входных воздействий, т.е. , тогда, решая уравнение (6.31), можно найти зависимость для минимального коэффициента передачи корректирующего звена от частоты – , и далее подобрать типовое корректирующее устройство, обеспечивающее минимальный требуемый коэффициент передачи разомкнутой системы.

Синтез корректирующего устройства можно осуществлять, например, методом желаемых частотных характеристик. Логарифмическая амплитудно-частотная характеристика последовательного корректирующего устройства определяется как

,

где ,  – амплитудно-частотные характеристики исходной и желаемой разомкнутых систем.

Например, для случая двух входных воздействий желаемая амплитудно-частотная характеристика разомкнутой системы должна будет проходить не ниже точек

и

.

Логарифмические амплитудно-частотные характеристики разомкнутой системы приведены на рис. 6.10.

 

Рис. 6.10. Логарифмические амплитудно-частотные характеристики электропривода

 

После определения вида передаточной функции и параметров корректирующего устройства строятся переходные процессы на единичное ступенчатое воздействие и на заданное гармоническое воздействие и определяются их параметры.

 

Лекция №17

План

1. Структурные схемы электроприводов с двигателем постоянного тока

2. Структурные схемы электроприводов с асинхронным двухфазным двигателем