Модели типовых динамических звеньев.

Переходные процессы в электроприводах определяются свойствами их элементов, которые в большинстве случаев могут быть представлены в виде типовых динамических звеньев: пропорционального, интегрального, инерционного, колебательного, пропорционально-интегрального и др.

Каждому типовому звену в АВМ соответствует типовая схема модели. Знание схем моделей и методики расчета машинных коэффициентов облегчает процесс составления полной схемы модели электропривода, ее настройку, проверку, поиск и устранение ошибок.

При проведении моделирования сложных структурных схем часто целесообразно пользоваться обобщенными формулами для нахождения машинных коэффициентов.

Например схема имеет следующий вид:

Е сли в моделируемом объекте передаточные функции представлены в виде интегральных звеньев, в формулу необходимо ввести масштаб времени в знаменатель для интеграторов и в числитель для дифференциаторов

Пропорциональное звено

Передаточная функция имеет вид Структурная схема

Схема модели Машинный коэффициент

Настройка коэффициентов пропорциональных ОУ

Блок БИС содержит два сумматора, каждый из которых имеет три входа с коэффициентом передачи β=1 и один вход с коэффициентом 10. Для установки постоянных коэффициентов меньше 1 или меньше 10 применяют потенциометры. Для повышения точности конструктивно каждый из них состоит из двух потенциометров, управляемых одной ручкой. При начальном движении перемещается движок «точного» потенциометра, дальнейшее вращение приводит движок «точного» потенциометра в крайнее положение (на упор), после чего начинается перемещение «грубого» движка.

При коммутации схемы необходимо следить, чтобы выходные цепи (красный цвет) были соединены со входными (зеленый).

Коэффициент передачи потенциометра лежит в пределах 0<α<1 и определяется положением движка.

Машинный коэффициент по первому входу k11= α∙ β.

Например k11=0,63

Подадим на вход потенциометра 10 В. На выходе ОУ установим вращением движка потенциометра – 6,3 В

Данный метод прямого измерения выходного напряжения ОУ обладает невысокой точностью. При этом используется шкала вольтметра на диапазоне ∓10 В.

Для повышения точности используется компенсационный способ. В этом случае один из выводов вольтметра подключается не к земле, а ко второму входу источника опорного напряжения ДТН-2. В такой схеме вольтметр служит индикатором нуля.

В нашем примере надо подать с ДТН-2 -6,3 В , затем вращая ручку потенциометра добиться, чтобы вольтметр показывал нуль на шкале с диапазоном 1В.

Интегрирующее звено

Постоянная времени интегратора – это время, за которое выходная величина достигает значения входной.

Настройка коэффициентов интегральных ОУ

Каждый интегратор имеет три входа. Цифры, стоящие около гнезд входов резисторов обозначают коэффициент передачи поданному входу при емкости обратной связи 1 мкФ. В цепь обратной связи может быть включен конденсатор 1; 0,1; 0,01 мкФ. На наборном поле гнезда этих конденсаторов обозначены соответственно 1,10,100. Эти цифры соответствуют значению коэффициента передачи интегратора со входным резистором 1МОм. Коэффициент передачи по каждому входу определяется как произведение величин, обозначающих гнезда входных цепей и обратной связи совместно с подключенным потенциометром.

k₁₁= α∙β∙γ

У становка коэффициентов интеграторов производится при включенных клавишах ПУСК и НОРМАЛИЗАЦИЯ. Режим ПУСК подключает входные цепе к интегратору, а режим НОРМАЛИЗАЦИЯ включает интегратор по схеме апериодического звена.

Если k<10, настройку производят при , при k>10 коэффициент настраивается аналогично, а после настройки переключают требуемую емкость, что позволяет ступенчато увеличивать коэффициент передачи в 10, 100 раз.

Для повышения точности настройки может быть использован компенсационный метод

Дифференцирующее звено

К ак уже отмечалось, чаще всего такое звено является неработоспособным. Поэтому для получения идеальной производной переменной величины необходимо пользоваться косвенными способами. Простейший способ получения такой величины за счет сложения нескольких сигналов на сумматоре. Например, Если такая возможность отсутствует,

то используют схемы реального

дифференцирования.

Передаточная функция реального дифференцирующего звена

Существует несколько схемных

решений, представляющих модель

реального дифференцирующего

звена

Рассмотрим помехоустойчивую схему модели

К2 и к3 – численные значения можно распределить исходя из удобства

Инерционное (апериодическое) звено

Машинные коэффициенты

Для установки постоянных коэффициентов используется схема. k₁₁,k₁₂ настраиваются поочередно

Колебательное звено

Передаточная функция имеет вид

Колебательное звено можно представить в виде последовательного соединения инерционного и интегрирующего звеньев, охваченных отрицательной обратной связью.

Структурная схема

При отсутствии отрицательной обратной связи, охватывающей первый интегратор, передаточная функция имеет вид

Звено с такой передаточной функцией называется резонансным. Переходный процесс, протекающий в таком звене носит незатухающий колебательный характер. Частота колебаний

Наличие обратной связи, охватывающей интегратор приводит к затуханию колебаний, причем затухание будет тем медленнее, чем меньше коэффициент затухания, соответствующий на модели коэффициенту k₁₃

ВОПРОС №5.