Оптимизация параметров эмс для случая 2  1 / тм

В первой группе случаев (при ₂  1 / Т_М ) при весьма малых Т_ЭМС , когда ломаные L_1-2 и –L₃ не пересекаются (рис. 7.20 а), влияние упругой электромеханической связи слабое, вся ЭМС ведёт себя как разомкнутая по каналу внешней обратной связи система. Этот случай характерен, например, для электроприводов подъема руки манипулятора, для следящих электроприводов вертикального наведения. Он же описан в приведенном выше (см. п. 7.4) примере настройки одноконтурной системы регулирования положения. Здесь в районе частоты ₂ наблюдается резонансный максимум, который в существующих электроприводах доходит до А_М = 3...5 и весьма затрудняет дальнейшую настройку электропривода, замкнутого по положению рабочего органа. На стадии синтеза ЭМС воздействовать на величину С или J_РМ обычно не удается. Изменение Т_М также малоэффективно, так как ограничение динамических возможностей электропривода обусловлено в данном случае упругими свойствами системы «механическая передача  рабочий механизм» и начинает проявляться, начиная с частоты ₂. Наибольшие резервы заключены в возможности увеличения постоянной Т_ЭМС, например, изменением передаточного числа редуктора.

С целью снижения резонансного максимума А_М полезно увеличивать Т_ЭМС до значений, когда наблюдается пересечение ломаных L_1-2 и –L₃ (рис. 7.20 а) и когда точка этого пересечения (она же  частота среза ₃ контура, замкнутого по каналу внешней обратной связи с постоянной времени Т_ЭМС) лежит в диапазоне ₂ ₃  1 / Т_М. Тогда ЛАЧХ ЭМС меняет свой резонансный характер на монотонный, а это заметно улучшает условия и показатели последующей настройки замкнутого контура регулирования положения рабочего органа.

Итак, в рассматриваемом случае критерием качества удобно выбрать величину резонансного максимума А_М , минимизируя её. Параметром оптимизации целесообразно взять величину Т_ЭМС. Изменять же её можно, варьируя передаточное число редуктора i. Заметим, однако, что уменьшение i вызывает рост среднеквадратичного момента двигателя, а это может потребовать выбора электродвигателя с большим номинальным моментом и, следовательно, с большим моментом инерции якоря.

В ряде электроприводов (например, в электроприводе поворота платформ) величина Т_ЭМС из-за больших моментов инерции вращающихся масс оказывается столь велика, что частота среза ₃ превышает любую из собственных частот звеньев, включенных в прямой канал ЭМС. Тогда резонанс в районе частоты ₂ не проявляется, но наблюдается резонансный максимум на частоте ₃ .

Ослабить это влияние можно, уменьшив величину Т_М. При этом не всякое уменьшение этой величины эффективно: применение специальных малоинерционных электродвигателей (с гладким, дисковым или полым якорем ) обычно достигает цели, но решения, направленные только на уменьшение R_Я или увеличение С_Е, при рассматриваемом сочетании параметров ЭМС малоэффективны или даже бесполезны, так как в равной степени и в одном направлении изменяют обе постоянные времени: Т_М и Т_ЭМС.

Оптимизация параметров эмс для случая 1 / тм  2

В случае, когда 1 / Т_М  ₂ (рис. 7.20 б), условия настройки контура регулирования положения оказываются самыми неблагоприятными из-за совместного влияния электромеханической инерции электродвигателя и колебательной механической системы, образованной вращающимися массами РМ и упругостью в механической передаче. Часто это наблюдается, например, в электроприводах подачи станков с числовым программным управлением или в следящих электроприводах оптико-механических систем. Иногда применением малоинерционных двигателей удается свести этот случай к предыдущему варианту, при котором ₂  1 / Т_М. Если же применение малоинерционных двигателей оказывается недостаточным для достижения в электроприводе требуемых точностных показателей, то высокую точность регулирования можно получить в двухканальных системах [3, 12, 19]. Существенных результатов можно добиться переходом на нетрадиционные типы электроприводов точного канала [18]: электромагнитные, пьезоэлектрические или магнитострикционные. Они имеют благоприятные массогабаритные показатели, большие значения удельных усилий, которые по сравнению с электродвигателями постоянного тока оказываются выше в 50...200 раз. Правда, у них наблюдается весьма ограниченный (от долей до единиц миллиметра) рабочий ход якоря, но принцип двухканальности позволяет обойти этот недостаток. Тогда в грубом канале осуществляется перемещение вала электродвигателя, не ограниченное по величине, а в точном – перемещение исполнительного органа, ограниченное по ходу, но весьма динамичное.