2. Синтез регуляторов следящей системы

Основным требованием, предъявляемым к качественным показателям следя­щих систем (СС) является «точность воспроизведения входного сигнала». Осталь­ные требования, как правило, рассматриваются как ограничения:

,

Q Q_зад = 2,11*10^-2

t_пп t_{пп зад}= 0.3

_зад = 25%

где Q – ошибка (критерий качества следящей системы), - время переходного процесса, - перерегулирование (ограничения).

2.1 Построение структурной схемы сс

Будем строить систему по принципу подчиненного регулирования. Такая структура позволит: достаточно просто осуществить ограничение тока якоря; упростить синтез внутренних контуров; не потребует переподготовки специалистов, обслуживающих систему в процессе эксплуатации.

. Промышленные следящие системы и строятся, как правило, по принципу подчинен­ного регулирования. В таких системах присутствуют три контура: контур тока; контур скорости; контур положения. При синтезе стремятся к максимально возможной частоте среза контура скорости. В свою очередь это позволяет при простейшем регуляторе поло­жения обеспечить приемлемую динамику контура положения.

Одним из путей повышения быстродействия контура скорости является исключение фильтров из обратных связей внутренних контуров системы. На рис. 1 и 4 представлены схемы контуров тока и скорости.

RC – фильтры (R_ф, С_Ф в контуре тока и R_фс, С_Фс в контуре скорости) в обратных связях по току и скорости в следящих системах отсутствуют. Вследствие этого постоянная времени Т_дт=0, и и суммарная малая постоянная контура тока определяется лишь постоянной тиристорного преобразователя:

Т_Σ2=Т_дт+Т_тп=Т_тп=4*10^-3

Отсутствие фильтра в контуре скорости приводит к тому, что Т_дс=0, и суммарная постоянная контура скорости становится равной:

Т_Σ1=2Т_Σ2+Т_дс=2Т_Σ2=Т_кт=8*10^-3

Предположим, постоянная фильтра в контуре тока приблизительно равна постоянной тиристорного преобразователя, постоянная фильтра в контуре скорости постоянной контура тока. В этом случае при наличии фильтров малая суммарная постоянная контура скорости Т_Σ1=8Т_тп=8*4*10^-3 =32*10^-3, а в случае отсутствия фильтров Т_Σ1=2Т_тп=2*4*10^-3=8*10^-3. Постоянная контура скорости при настройке на ОМ при отсутствии фильтров Т_кс=Т_Σ1 =8 *10^-3_, при наличии их Т_кс=2Т_Σ1 =32*10^-3*2 =64 *10^-3 . То есть быстродействие контура скорости при отсутствии фильтров в два раза выше.

2.1.1 Выбор и расчет элементов системы управления в контуре тока

На рис. 1 приведена схема контура тока, где указано место включения фильтров в системах стабилизации скорости. В нашем случае исключим их из схемы.

Рис. 1 Схема контура тока

В этом случае структурную схему контура тока можно представить в виде, приведенном н:а рис 2.

Рис. 2 Структурная схема контура тока

Регулятор контура тока по известным причинам настраивается на ОМ.

Т_я=0,057; К_я=1/0,234=4,274

β₂=0,057/2*4*10^-3*36,4*4,274*0,25=0,183

Определим параметры схемы контура тока (рис. 1). Сопротивления R_от, R_зт определяются из условия R_от/ R_зт=β_2, при этом следует принять:

если β₂<1 R_от=1 ком, R_зт > 1/ β₂ ком,

при β₂>1 R_от= β₂ ком, R_зт =1 ком,.

β₂=0,183<1,то R_от=1 ком, R_зт > 1/ β₂ ком, R_зт >1/0,183; R_зт >5,46

Емкость конденсатора определим из соотношения:

или

С=0,057/1=0,057 Ф

Свернув контур тока, получим передаточную функцию контура тока в виде:

Определим коэффициент обратной связи по току

Поскольку коэффициент передачи контура тока равен , то при максимальном напряжении на выходе регулятора скорости (в аналоговых системах U_{рс max}=10в) I_{я max}=10*К^-1_от, откуда получим К_от=10 / I_{я max}.

К_от=10/28,4=0,35

Этот коэффициент образуется следующими элементами обратной связи: падением напряжения на сопротивлении шунта R_ш, усилителем датчика тока (ДТ) К_дт, Сопротивления фильтра в обратной связи по току R_ф и сопротивлением на входе регулятора R_т. К_от= R_ш К_дт К_т или , К_т= К_от / (R_ш К_дт)

где К_т – коэффициент приведения обратной связи по току к задающему входу. В следящих системах фильтр в обратной связи не используют, тогда

К_т=R_зт / R_т