2. Общий подход к синтезу электроприводов с обратной связью

Обычно синтез системы электропривода состоит из следующих этапов:

1.– формировка и обоснование требований, которым должна удовлетворять система;

2.– выбор функциональной схемы системы;

3.– выбор типа и расчет основных элементов регулятора;

- определение динамических свойств элементов системы;

4. – синтез корректирующего устройства регулятора;

5. – определение динамических свойств скорректированной

системы.

Формулировка требований к системе электропривода является весьма ответственны этапом ее синтеза. Требования составляют так, чтобы регулятор обеспечивал необходимые свойства объекта, был выполнен и мог быть рассчитан.

При выборе типа и расчете основных элементов регулятора исходят из того, чтобы регулятор мог осуществлять необходимые воздействия на электропривод. Кроме того должны быть обеспечены необходимая надежность, допустимые размер и вес, минимальная стоимость. В зависимости от назначения электропривода перечисленных общих требований.

Регуляторы – это один из наиболее важных функциональных элементов электропривода. Он обеспечивает необходимые динамические свойства электропривода – устойчивость и хорошее качество переходных процессов. От правильности выбора и выполнения регуляторов зависят, в большинстве случаев, работоспособность и качество всей системы. Поэтому выбор места включения, тока, схемы и параметров регуляторов является одним из основных этапов синтеза электропривода. Синтез даже наиболее простых систем электропривода не является строго определенной задачей. Это объясняется, прежде всего, многообразием требований, предъявляемых к системе: точность при медленно меняющихся воздействиях, качество переходной характеристики и т.д.

Динамические свойства элементов системы электропривода математически выражаются передаточными функциями, которые определяются исходя из принципа действия и технических данных элементов или по экспериментально полеченным частотным характеристикам. Последний этап отдается предпочтение тому или иному из позволяет иметь более точные сведения о свойствах элементов и обеспечивает большую точность расчетов. Поэтому экспериментальное определение частотных характеристик целесообразно во всех случаях, когда имеются реальные основные элементы системы или хотябы часть из них.

Динамические свойства определяют устойчивость системы электропривода. В большинстве случаев оказывается, что электропривод с первоначальными параметрами по своим динамическим свойствам не удовлетворяют требованиям: оказываются неустойчивой или имеет слишком малый запас устойчивости и плохие показатели качества.

Улучшение динамических свойств системы может быть достигнуто при правильно сконструированном регуляторе.

2. Основные схемы регуляторов

Рассмотрим основные схемы регуляторов, которые используются в системах управления электроприводами.

Пропорциональный регулятор (П - регулятор) (рис.1.5.)

В простейшем случае, когда усилитель безинерционный и корректирующее устройство отсутствует, то такой регулятор называется пропорциональным. Сопротивления Z₀ и Z₁ являются омическими сопротивлениями. Передаточная функция регулятора имеет вид:

(1.11)

рис. 1.5. П-регулятор.

Интегральный регулятор (И - регулятор) рис.1.6.

Заменив в цепи обратной связи резистор R₁ конденсатором С₁, получим интегральный регулятор.

; ;

; (1.12)

где Т₁ – постоянная интегрирования.

Рис. 1.6. И-регулятор.

Пропорционально – интегральный регулятор (ПИ - регулятор) рис.1.7.

Если в цепи обратной связи оставить и резистор R₁, и конденсатор С₁, то переходная характеристика системы должна быть суммарной из двух вышестоящих характеристик.

; ;

(1.13)

передаточную функцию регулятора можно записать ив другом виде:

, (1.14)

где - постоянная времени изодрома.

Рис. 1.7. ПИ-регулятор.