5. Построение структурной схемы эп и её преобразование.

Путем объединения структурных схем узлов ТП, ДПТ и механической части ЭП получат общую структурную схему ЭП как объекта управления САУ.

Такая схема представлена на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 – Общая структурная схема ЭП как объекта управления САУ.

Отметим воздействия, приложенные к объекту:

U_y – напряжение управления – управляющее воздействие на объект;

U_п, М_д.пот., М_н.с. – соответственно, напряжение питания ЭП, момент потерь в двигателе, момент сопротивления на ЭП. Причем, изменение М_н.с. – возмущающее воздействие нагрузки, а изменения U_п и М_д.пот – возмущающие воздействия помех;

ω_к – угловая скорость вращения вала нагрузки – управляемая (регулируемая) величина.

Даже при отсутствии контура главной обратной связи (по управляемой переменной) в САУ ЭП, структурная схема ЭП является многоконтурной. Она содержит два контура местных обратных связей по угловой скорости вращения якоря ω_я и по току якоря ДПТ i_я.

Обычно многоконтурные структурные схемы САУ приводят к одноконтурному виду, наиболее удобному для исследования. Одноконтурная САУ имеет один контур главной обратной связи, который после размыкания представляет собой цепь из последовательно соединенных звеньев.

Преобразование структурных схем к одноконтурному виду и их упрощение производят на основании определенных правил. Эти правила основаны на том что при любых преобразованиях передаточная функция по любому воздействию недолжна измениться.

Основные правила преобразования приведены в таблице 2.1

[ ]

При преобразовании схем имеющиеся типовые соединения звеньев (последовательное, параллельное, с внутренней обратной связью) следует заменить эквивалентным звеном. Затем выполняется перенос точек разветвления и сумматоров, чтобы в преобразованной таким образом схеме образовались новые типовые соединения звеньев. Эти соединения опять должны быть заменены эквивалентными и т.д. В процессе любых преобразований необходимо проводить и пересчет передаточных функций эквивалентных элементов и схем.

Для получения преобразованной структурной схемы ЭП (блока «ТП-ДПТ-Р-Н) без контуров местной обратной связи в данном проекте предлагается провести следующие преобразования (рисунок 5.1)

1) Перенесите сумматор Σ2 влево за Σ1 (по правилу 8 [ ]);

2) Заменить контур с сумматором Σ1 эквивалентным звеном (по правилу 3 [ ]);

3) Перенести сумматоры Σ3 и Σ4 на выход вправо за звено с передаточной функцией 1/r (по правилам 4а, 9а [ ] – для каждого сумматора);

4) Заменить образовавшийся контур с сумматором Σ2 эквивалентным звеном (по правилу 3 [ ])

В результате проведенных преобразований получается структурная схема ЭП не содержащая контуров с обратными связями, которые имелись на исходной схеме (рисунок 5.1) на участках от точки действия ЭДС е_т.п. до выходной переменной.

Общий вид такой схемы приведен на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 – Общая структурная схема ЭП после преобразований

По полученной схеме легко определить передаточную функцию блока «ТП-ДПТ-Р-Н» по любому воздействию.

В частности, для схемы на рисунке 5.1 (после её преобразования к виду на рисунке 5.2) передаточные функции по воздействиям е_т.п., М_д.пот. и М_н.с. после их приведения к стандартному виду выражаются соотношениями (с учетом знаков у сумматоров Σ3 и Σ4):

(5.1)

(5.2)

(5.3)

где

Относительно управляющего сигнала u_y передаточная функция, согласно структурной схеме на рисунке 5.2, для рассматриваемого случая имеет вид (без учета БО₁):

(5.4)

где .

Используя параметры звеньев, полученные ранее, определим числовые значения всех коэффициентов и постоянных времени передаточных функций.

При этом

На основании схемы на рисунке 5.2 можно записать соотношение, связываюшее выходную переменную блока «ТП-ДПТ-Р-Н» с воздействиями u_y, М_д.пот. и М_н.с.. Это выражение имеет вид[с учетом (5,6),(5,2) и (5,3)]:

(t). (5.5)