Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Андрющенко, В. А. Автоматизированный электропривод систем управления учеб. пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

19.10.2023

Размер:

7.12 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 / 1711 12 13 14 15 16 17 > Следующая >>>

5)изменения температуры внешней среды, приводящие к ко лебаниям передаточного коэффициента, дрейфу нуля и фазовым сдвигам в усилительном элементе системы;

6)помехи (в частности, квадратурная) и временной дрейф нуля усилительного элемента системы.

При выполнении условий (8.16) ошибка системы (называемая установившейся) может быть представлена суммой двух составляю щих:

			я		2 WC (p)ho
ѵ		- 1 +	р			J	= с + ст-	( 8 Л 8 )
	у с		W Ср)	р - 0	. l + W(p)
							О
Второе слагаемое			выражения		(8.18) — это статическая			ошибка,
вызванная возмущающими				воздействиями		(в том числе и собствен

ной погрешностью чувствительного элемента); причины ее появле

ния рассмотрены	выше.
Заметим, что	в режиме движения с постоянной скоростью
может отличаться	от х"ст при неизменном входном сигнале, напри

мер, за счет скоростной ошибки чувствительного элемента системы. Первое слагаемое выражения (8.18) стремится к бесконечности в статических (по управляющему воздействию) системах и обра

щается в нуль в системах с астатизмом выше первого порядка. При

астатизме первого порядка	выражение			(8.18) может быть	записано
в виде:
X =х		+ х"	=—	+ х" ,		(8.19)
УС	С	CT	I/ -	' CT	4	'

где KQ — передаточный коэффициент разомкнутой системы с аста тизмом первого порядка по управляющему воздействию (добротность системы по скорости);

хс= jz установившееся значение скоростной ошибки.

^ а

Скоростная ошибка или определяемая ею добротность системы по скорости

К0 = ^ [сек-'}

(8.20)

может служить удобным критерием качества для автоматизирован ных электроприводов с астатизмом первого порядка.

Если в выражения для установившихся ошибок (8.17) или (8.18)

подставить допустимые значения рассогласований	х с т . д о п или
*ус. дол» заданные величины входных воздействий,	максимальные

значения основных возмущений и передаточные коэффициенты вы бранных элементов привода (двигателя ІСД В . редуктора Кр, усили теля мощности Ку. м , чувствительного элемента Кч. э и необходи-

103

мых вспомогательных устройств К в . у * ) , то единственным неизвест ным в этих уравнениях останется коэффициент усиления предвари тельного усилителя Ку'- для статической системы

=х

+х

Kifio

= - J e _

+ ±=î

(8.21)

СТ. ДОП

] _ j _ J(

для системы с астатизмом

первого

порядка

л;

=х

+х"

^тах

'=1

(8.22)

+ —

УС. ДОП

С 1

Ь'/с

V/с

Здесь

go — максимальное значение входного

воздействия;

Qmax

— максимальная

скорость

изменения входной

вели

чины;

— передаточный

коэффициент

разомкнутого

привода

по управляющему

воздействию

— ККЪКѴКЧ.

ЭКУ.

МКВ.

уКу\

fi0

— const — г'-е

возмущение,

действующее на

систему;

КІ

/ — число основных

возмущений;

— передаточный коэффициент

разомкнутой системы по

і-му возмущению.

относительно К у , найдем

Решив

уравнения

(8.21)

или

(8.22)

значение коэффициента усиления предварительного усилителя (а следовательно, и величину передаточного коэффициента разомкну той системы) из условия требующейся статической точности.

Второе значение коэффициента усиления предварительного уси лителя Ку находится из условия обеспечения нормальной работы

исполнительного двигателя			привода
		К"у =	ffssü		,	(8.23)
			•^доп-^Сч. эКу.	мКв. у
где	« н о м	— номинальное		напряжение		управления ис
		полнительного			двигателя;
	Хцоп — допустимое			значение		установившейся
		ошибки системы;
К ч . э,	К у . „ , К ѣ	. у — передаточные			коэффициенты элементов,
		включенных		между входом системы и ис

полнительным двигателем.

* Часть вспомогательных элементов (модуляторов, пассивных ФЧ В дискриминаторов и т. п.) на данном этапе проектирования еще не рассчитана однако передаточные коэффициенты большинства из них являются типовыми и могут быть взяты из литературы.

104

При определении передаточной функции разомкнутой основной цепи электропривода используется наибольшее из двух получен ных значений (Ку и Ку) коэффициента усиления предварительного усилителя. Подчеркнем, что найденное значение коэффициента усиления не является окончательным, так как требования к дина мической точности могут оказаться жестче условий (8.21), (8.22) или (8.23). Кроме того, часто бывает необходимо увеличить усиле ние, чтобы компенсировать затухание, вносимое корректирующими звеньями.

Окончательная величина коэффициента усиления предваритель ного усилителя устанавливается в результате выполнения динами ческого расчета.

Вопросы для самопроверки

1.Какие общие требования предъявляются к чувствительным элемен там автоматизированных электроприводов?

2.Какие исходные данные необходимы для выбора конкретного типа чувствительного элемента?

3.Назовите основные требования, предъявляемые к исполнительным

электродвигателям	автоматизированных электроприводов.
4. Какими способами можно изменить величину				электромеханической
постоянной времени	исполнительного		электродвигателя)?
5. Как проверить правильность выбора исполнительного электродви
гателя?
6. Какими специфическими особенностями характеризуются					редукторы
в системах автоматизированных		электроприводов?
7. Дайте сравнительный		анализ	усилительных	устройств,	применяе

мых в замкнутых системах автоматизированных электроприводов.

8.Перечислите вспомогательные устройства автоматизированных элек троприводов. Поясните их назначение.

9.Из каких условий исходят при выборе передаточного коэффициента

усилительного		устройства	автоматизированного	электропривода?
10. Как	определяется		добротность системы	автоматизированного элек
тропривода	по	скорости?

Г Л А В А

ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЗАМКНУТЫХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

§ 24. Т И П Ы К О Р Р Е К Т И Р У Ю Щ И Х У С Т Р О Й С Т В

Корректирующие устройства придают замкнутой системе авто матизированного электропривода требуемые динамические харак теристики. Изменение динамических свойств системы электропри-

105

вода.достигается различными способами, поэтому задача синтеза корректирующих устройств не является однозначной. Один и тот же результат может быть получен различными техническими сред ствами.

Различают три способа включения корректирующих устройств в систему, последовательное, параллельное и в цепь местной (кор ректирующей) обратной связи.

П о с л е д о в а т е л ь н о е корректирующее устройство вклю чается в главную цепь последовательно с нескорректированной

частью системы	(рис. 59, а,	где № и к	(р) = WOXb (p)-W0 (р) — пе-
а)
	х{і)\	К / 4
	Мп.к(Р)[	К / 4
б)
	\Wox((P)[ Н2Ь		ЩР)
	\ЩР)\
в)	[

¥ЫС(Р)\

Рис. 59

редаточная функция нескорректированной системы; № п . к ( р ) — передаточная функция корректирующего устройства). Следует от метить, что последовательное корректирующее устройство может

содержать		параллельные		цепи или местные обратные связи.
П а р а л л е л ь н о е				корректирующее устройство WK (р), как
видно	из	рис.	59, б,	включается	параллельно		части системы
Ц70 Х В (р),		состоящей из		одного или нескольких звеньев. Сигнал
на выходе		параллельной коррекции алгебраически суммируется
с выходным сигналом охваченной части системы.
Корректирующее устройство, выполненное в виде дополни
тельной	о б р а т н о й			с в я з и	(как	правило,	отрицательной),
охватывает часть			нескорректированной			системы	(рис.	59, в,	где
^ о х в (Р) — передаточная				функция	звеньев системы,			охваченных
обратной связью; WQ (р) — передаточная функция звеньев, не ох
ваченных обратной связью; WK, 0 . с					(р) — передаточная			функция
корректирующего устройства в цепи обратной связи).
Корректирующие устройства одного типа могут быть заменены
эквивалентными устройствами другого						типа. Для	получения		фор-

106

мул перехода достаточно приравнять передаточные функции после довательного соединения звеньев параллельного соединения и сое динения типа обратной связи

U?™ (р) • W0XB (р) = W0XB	(р) + WK (р) = •			WOXB (р)		(9.1)
U?™ (р) • W0XB (р) = W0XB	(р) + WK (р) = •			^ о х в	(p)-WK. о.с(р)	(9.1)
				^ о х в	(p)-WK. о.с(р)
Из выражения (9.1) легко найти формулы					перехода от одного
типа коррекции к другому:
		Ц^охв (р) +	WK	(р) ,
		W0XB	(р)
Wn к (р) =		!
	1 + W0XB(p)-WK			.о . с(р )
^ К ( Р ) = ^ О Х В ( Р ) - [ ^ п . к ( Р ) - І І ;
^ к ( Р ) =	-	^ о х в ( Р ) - ^ к .		о.с(Р)		(9.2)
		^ о х в ( Р ) - ^ к .		о.с(Р)

	1 - W 0 X B ( р ) - Г к . о.с(р)
^ к . о . с ( Р )		І - ^ п . к ( Р ) .
^ к . о . с ( Р )			п. к
			п. к
(р)		Г к ( р )
(р)	^ о х в
	^ о х в			{p)-WK
		( p ) + U 7 0 X B		{p)-WK	(р)
Динамические свойства линейных замкнутых систем электро
приводов при использовании		эквивалентных корректирующих уст

ройств различного типа будут одинаковыми. Однако реальные ав томатизированные электроприводы всегда содержат элементы с не линейными статическими характеристиками (насыщение, люфт, зона нечувствительности и т. п.), ухудшающими, как правило, качество системы. Отрицательные обратные связи уменьшают влияние нелинейностей охватываемых звеньев. Поэтому использование кор ректирующих отрицательных обратных звеньев в большинстве систем более целесообразно, чем включение последовательных или параллельных корректирующих устройств. Кроме того, ввод кор ректирующих обратных связей обычно не требует дополнительного усиления, так как на вход звена обратной связи подается сигнал относительно большой величины с выхода охватываемых звеньев. Отрицательными сторонами применения этого вида коррекции яв ляются трудность суммирования сигналов обратной связи и прямой цепи системы и возможность неустойчивости замкнутого контура, образованного охватываемыми звеньями и корректирующей обрат ной связью.

Последовательную коррекцию удобно применять, если в глав ной цепи автоматизированного электропривода есть участок по стоянного тока; в этом случае корректирующее звено может быть несложным PC-контуром. В системах, работающих на переменном

107

токе, участок для включения простой последовательной коррекции образуют искусственно с помощью схемы, представленной на

дм	=и2	ф	КЗ	=и4	M

Рис. 60

рис. 60. Модулированный сигнал переменного тока поступает на

демодулятор ДМ,

затем после выпрямления

на фильтр

и далее

на

последовательное

корректирую

щее звено КЗ.

Выходное

напряже

ние

корректирующего

звена

пре

образуется

с помощью

модулятора

переменное.

Если

усиление

сигнала

после

его

коррекции

ве

дется на постоянном токе, то из

схемы

(рис.

60)

исключают

моду

лятор

М.

На

рис.

показан

характер

изменения

сигнала,

проходящего

через цепь демодулятор —фильтр —

корректирующее

звено

постоян

ного

тока — модулятор.

Параллельные

корректирующие

устройства

обычно применяют

при

необходимости

осуществления

сложных

законов

регулирования

(ввод дифференцирующих

или

ин

тегрирующих звеньев с передаточ

ными

функциями

высоких

поряд

ков).

Использование

последователь

ных

или

параллельных

корректи

рующих пассивных схем часто тре

бует

включения

дополнительных

каскадов

усиления,

чтобы

сохра

нить

требующееся

значение пере

даточного

коэффициента

системы.

Применение

корректирующих

устройств конкретного типа в ос

111

новном

определяется

удобствами

/ И

их

технического

осуществления

Рис.

в системе. В некоторых автоматизированных электроприводах при ходится использовать одновременно несколько видов коррекции.

108

Логарифмическая Название амплитудная

характеристика

law

и6л иіыл

Uli

"был

JLx-

Т а б л и ц а 12

Передаточная функция

	WAP)=			f		;	r = CR
			1 +		Tp
Г к ( р ) = — Г * ^ —			;• r x		= ( / ? ! + С ;					Г ^ ^ С ;
	l +	7 >
					Ri +		Rt
	WK(p)=-		k(l+TlP)				.	„
	WK(p)=-
U _	#2	»	rp		R^Tx				R^Ri		n
«• —		»			Rl	+ ^2			Rl	+	^2
	# 1 +	#2			Rl	+ ^2			Rl	+	^2
	# 1 +	#2
	WK (P) =			1		;	T =		RC
				1
			1 +		Tp
	w*(p)=		\+	T	f	;	T 2	=	tf2C;
		^1 =		(*1 +		Rit		С

Продолжение

			Логарифмическая	Передаточная функция
Название		Схема	амплитудная	Передаточная функция
			характеристика
2 s	=5 о.			1 +	7 >
				1 +	7 >
S н s g			k = •
я s	a *		k = •
я s	a *			•^3+^1	\	^3 +	Rl
				•^3+^1	\	^3 +	Rl
			WK(p)	T^p*	+ (Tt +	T2)p+	1
			WK(p)	=

•s

a s

аз

•ѳ- „

яс

°о

CL ° О)

		R 2		P +	1
		R 2
7 i — ^г^г ! T'a — RÎÇI\		Ti	+	T9
7 i — ^г^г ! T'a — RÎÇI\		k —
		T1! I 1 + - ^ - I + T,
W K (p ) =	7 \ 7 > 2 + (71 ! + Г2 ) p + 1
W K (p ) =	7\ 1	p •	_	~Ь ^2 + ^3
		Ri
				Я2	+ Я 3
			^2 + R3
R2 + R3		Rl+Rz+Rs
WK(p)=-		+ (7\ + Г2 ) p +		1
WK(p)=-
T,T,	R1R2				Р+Ц
T,T,	Rs (Ri +	R2)\			Р+Ц
	Rs (Ri +	R2)\

», №, + «,)

^1^2 + #1^3 + R2R3

Продолжение

Передаточная функция

WK (р) = *; k =	« 1
" і +	"2

Ѳтг (P)

wK(P) = - ^ j	^ = k -	i
й т г	(p)

Напомним, что при включении в схему автоматизированного электропривода корректирующих устройств любого типа необхо димо обеспечить правильное сопряжение их с остальными элемен тами системы; в противном случае действие корректирующей цепи может быть сведено на нет.

Схемы наиболее распространенных корректирующих устройств


и их характеристики приведены в табл.			12.
§ 25.	ВЫБОР С Х Е М Ы И Р А С Ч Е Т	П А Р А М Е Т Р О В
К О Р Р Е К Т И Р У Ю Щ Е Г О У С Т Р О Й С Т В А
СПОСОБОМ Л О Г А Р И Ф М И Ч Е С К И Х		Х А Р А К Т Е Р И С Т И К
ОЦЕНКА	КАЧЕСТВА НЕСКОРРЕКТИРОВАННОЙ		СИСТЕМЫ

Чтобы оценить качество нескорректированного автоматизиро ванного электропривода и установить необходимость коррекции,


следует построить	на логарифмической плоскости амплитудную и
		фазовую		частотные		характе
		ристики		разомкнутой			основ
		ной	цепи		электропривода.
		Поскольку необходимая вели
		чина	передаточного			коэффи
		циента		электропривода				на
		данном этапе расчета				неизве
		стна,	то	положение			ампли-
"j,"	/	тудной характеристики					L (со)
		по высоте			фиксируется			кон
		трольными			точками	Ак1		и
Рис.	62	Л к 2 ,	координаты которых					оп
		ределяются			требованиями

кточности работы автоматизированного электропривода (рис. 62). Ордината L x первой контрольной точки Л к 1 находится по до

пустимой величине статической или скоростной ошибки

L i	= 20 ïg/С,	(9.3)
где К = Кав Кр Кч. э Ку. м Кв.	у Ку — передаточный	коэффициент

разомкнутой системы; коэффициент усиления предварительного

усилителя Ку принимается равным наибольшему из значений					Ку
или К у (см. § 23).
Первая	контрольная точка откладывается	на частоте		со =	1,
так как ордината первой (низкочастотной) асимптоты ЛАХ				разомк
нутой системы любого порядка астатизма на частоте со =				1 равна
передаточному коэффициенту системы (в децибелах).
Вторая	контрольная точка Л к 2 строится, исходя из		требований
к динамической точности. Для ее построения		можно	воспользо-

112

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 / 1711 12 13 14 15 16 17 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ