книги / Основы электропривода

По характеру действия различают жесткие, гибкие и нели­ нейные обратные связи с зонами нечувствительности. Рели об­ ратная связь действует только на время переходного процесса, то она называется гибкой. Если обратная связь начинает дейст­ вовать только с определенного уровня регулируемой координа­ ты Y, то такая связь называется связью с отсечкой.

Жесткие обратные связи действует в течение всего времени и в первую очередь служат для формирования статических ре­ жимов электропривода. Гибкие обратные связи действуют толь­ ко в течение переходного процесса и служат для формирования желаемых динамических показателей при регулировании вы­ ходных координат.

В результате введения обратной связи ошибка регулирова­ ния уменьшается до допустимого значения. При этом ни одно из возмущений не измеряется, а их влияние на регулируемую ве­ личину воспринимается системой по каналу обратной связи. Ре­ гулирование выходной координаты в таких системах, как пра­ вило, осуществляется по принципу отклонения.

8.2. Классификация замкнутых систем регулирования

Замкнутые системы регулирования электроприводом клас­ сифицируются по принципу действия и по выходным регули­ руемым координатам.

К л а с с и ф и к а ц и я си ст ем п о п р и н ц и п у д ей ст ви я :

1. Системы электропривода с непрерывным управлением - это такие системы, в которых каждый из выходных параметров системы изменяется непрерывно во времени или остается по­ стоянным. Примером такой системы является замкнутая система (см. рис. 8.2).

2 . Системы электропривода с релейным управлением - это системы, в которых в прямом канале регулирования на входе двигателя имеется релейный элемент, регулировочная характе­ ристика которого имеет два устойчивых состояния (рис. 8.3 ):

^Лых ~ бели £/вх > О,

£/вых = 0 (или - t / n), если UBX< 0, где Uu- напряжение пита­ ния двигателя.

Функциональная схема замкнутой системы регулирования с релейным управлением приведена на рис. 8.4 .

Рис. 8.3. Регулировочная характеристика идеаль­ ного реле: а - однополярное; б - двуполярное

Рис. 8.4. Функциональная схема замкнутой системы регулирования электроприводом с релейным управлением

2 типа импульсных преобразователей:

-с амплитудно-импульсным модулятором (АИМ), форми­ рующим последовательность импульсов с переменной амплиту­ дой и постоянным периодом и длительностью;

-с широтно-импульсным модулятором (ШИМ), форми­ рующим последовательность импульсов с переменной длитель­ ностью и с постоянным периодом и амплитудой.

4. Системы электропривода с цифровым управлением (н пример микропроцессорное управление) - это системы, в кото­ рых переменные преобразуются в цифровой код. Эти системы формируются на базе микропроцессоров, реализующих в циф­ ровой форме функции регулятора и информационно-преобразо­ вательного устройства.

К л а с с и ф и к а ц и я п о вы х о д н ы м р е гу л и р у е м ы м к о о р д и ­

н а т а м :

]. Системы регулирования скорости. Они используются в электроприводах многих технологических установок. Эти сис­ темы делятся на две группы:

-системы стабилизации скорости, у которых скорость под­ держивается постоянной, несмотря на возмущения;

-систем ы управления скоростью, в которых скорость ра­ бочего органа регулируется с повышенной точностью в широ­ ких пределах в соответствии с технологическим процессом.

2.Системы регулирования момента. Применяются, напри­

мер, в электроприводах систем натяжения металла в листопро­ катном производстве.

3. Системы регулирования полоэ/сения рабочего органа.

Эти системы используются в приводах роботов, манипуляторов и других промышленных установках. Системы подразделяются на две группы:

- системы позиционирования, в которых задаются исход­ ное и конечное положение рабочего органа, а траектория пере­ мещения не контролируется;

- следящие системы электропривода, в которых задается и непрерывно контролируется вся траектория перемещения ра­ бочего органа, при этом обеспечивается требуемая точность пе­ ремещения.

8.3. Система управляемый преобразователь-двигатель, замкнутая по скорости

Если жесткость характеристик в разомкнутой системе явля­ ется недостаточной, то она может быть повышена за счет введе­ ния отрицательной обратной связи по скорости. Функциональ­ ная схема замкнутого электропривода с обратной связью по скорости показана на рис. 8.5 .

Рис. 8.5. Система управляемый преобразователь дви­ гатель, замкнутая по скорости: УП - управляемый пре­ образователь; М - двигатель; ТГ - тахогенератор; усо - сигнал обратной связи; U'3- напряжение задания; Unx-

сигнал управления преобразователем

В такой системе в отличие от разомкнутой добавлен тахогеиератор, сигнал которого усо есть сигнал обратной связи по скорости. Этот сигнал складывается с сигналом задания, кото­ рый затем подается на управляемый преобразователь: Unx= U \- - усо. Таким образом, сигнал управления формируется не только заданием, но и информацией о текущей скорости. Механические характеристики системы управляемый преобразователь - двига­ тель (УП-Д), замкнутой по скорости, представлены на рис. 8.6 .

Рис. 8.6. Механические характеристики

системы УП -Д, замкнутой по скорости

8.4.Система УП-Д

снелинейной обратной связью по моменту

Во многих электроприводах, особенно при пуске двигате­ лей, требуется ограничивать предельный момент. Эту задачу можно решить, снизив ЭДС преобразователя Е„ при достижении моментом предельного значения. Для этого используется отри­ цательная обратная связь по моменту или по току, который про­ порционален моменту при постоянстве потока. Замкнутая сис­ тема регулирования с нелинейной обратной связью по моменту (по току) приведена на рис. 8.7.

Рис. 8.7. Система УП-Д с нелинейной об­ ратной связью по моменту t/o c = 0 (/ < /пр), и0.с= а/(У >/пр)

Если ток меньше некоторого предельного значения /пр, то сигнал обратной связи не подается, так как он не проходит через закрытый диод Д. Электропривод в этом случае является ра­ зомкнутым и имеет обычные механические характеристики с большой жесткостью. Если ток больше предельного значения /„р, диод открывается, и сигнал обратной связи подается на вход преобразователя. При этом результирующий входной сигнал, определяемый как UBX= U2- t/oc = £/3 - а/, уменьшится, что вы­ зовет снижение ЭДС преобразователя Е„. Это приведет к сни­ жению напряжения на двигателе и соответственно к уменьше­ нию тока или момента двигателя. Характеристики становятся крутопадающими, в этом и проявляется эффект ограничения тока и соответственно момента. При большом коэффициенте

менить или задать требуемую предельную величину момента Мпр или тока /пр.

8.5. Система, замкнутая по положению

Одним из видов замкнутых систем является система, замк­ нутая по положению, т.е. позиционная или следящая система электропривода.

Рассмотрим схему простейшей следящей системы, пред­ ставленной на рис. 8.9. В этой системе вал двигателя связан с приемным потенциометром. Когда оба потенциометра уста­ новлены в нулевое положение, сигнал £/§ = 0 и на выходе преоб­ разователя также нулевое напряжение U. Если на задающем по­ тенциометре установить некоторый входной угол 0ВХ, то на вхо­ де управляемого преобразователя появляется сигнал управления

а на выходе преобразователя - пропорциональное ему выходное напряжение

где Кя„- коэффициент передачи датчика положения; Ку п - ко­ эффициент усиления преобразователя; - общий коэффициент усиления; 5 - погрешность позиционирования.

Рис. 8.9. Система, замкнутая по положению: ДП - датчик положения; П3 и Пп - потенциометры задающий и приемный; 0ВХ и 0ВЬ1Хвход­ ной и выходной угол; 5 = 0ВХ0ВЫХпогрешность позиционирова­ ния; Uft сигнал управления; УП - управляемый преобразователь

Это напряжение подается на двигатель, который начнет пе­ ремещать подвижный контакт подвижного потенциометра, по­ вернув его на угол 0ВЫХ.

Оценим погрешность позиционирования 5 в конце переме­ щения при со = 0, когда момент двигателя принимает значе­

Подставив вместо напряжения U его выражение через по­ грешность 5 {U = К^Ъ) и разрешив уравнение относительно 8, получим