Тема 2. Принципы построения системы регулирования эмс.
1.1 Обобщенная структура сау и сар На этом материале базируется теоретическая часть курсового проекта.
Во введении рассмотрены различные структуры приводов с целью определить место и функциональную роль ЭМП в них. Была сформулирована задача регулирования и определена следящая система как пример регулируемого привода. Далее мы займемся рассмотрением функционирования и характеристиками систем регулирования ЭП.
Ys = Z – Yr ,
Xw = X – W ,
г
де
Xw
– входной cигнал
регулятора
Yr – выходная величина регулятора
Типы регуляторов
Переходные функции звеньев регуляторов определяют законы регулирования. Управление возможно непрерывное (П, Д, И –регуляторы )
и дискретное (релейное)
Релейное с зоной нечувствительности
без зоны нечувствительности
Регуляторы непрерывного действия классифицируются по их переходным функциям.
Регуляторы непрерывного действия классифицируются по их переходным функциям- таблица 1.1. Таблица 1.1.
Тип регулятора |
П-регулятор |
Д-регулятор |
И-регулятор |
Функции преобразования |
|
|
|
Как уже было сказано, существует 3 способа управления САР и соответственно 3 типа СП: система с управлением по возмущению, система с управлением по отклонению и комбинированная. Остановимся на их рассмотрении более подробно.
Система с управлением по возмущению - система разомкнутого типа.
Особенность: в ней во время работы выходная координата или параметр не измеряется и не контролируется.
Xвых
Uвх Uупр (Y) хх
ЧЭ Сх. упр УМ ИД МП ОР
(W, Z)
где ИМ
ИМ - исполнительный механизм;
ИД - исполнительный двигатель;
МП – механическая передача;
ОР - объект регулирования;
ЧЭ - датчики обратной связи – чувствительные элементы;
ИК - информационным каналом;
УМ - усилитель мощности.
Принцип действия. Управляющий сигнал Y формируется на основании измерения возмущения Z с учетом требуемого закона W. Требуется априорное знание характера W, Z. Система всегда устойчива. Статическая и динамическая ошибки/
Система с управлением по отклонению (замкнутого типа). Следящая система
Особенности: наличие ЧЭ в контуре обратной связи.
вх,Uвх Uупр U JнххСС
ЧЭ Бл Упр УМ ИД МП ОР
хвх вых
ИМ
Uос
ЧЭ
U=K(Uупр-Uос)
Принцип действия. При поступлении на вход системы управления воздействующего вх, после преобразования ЧЭ сигнал сравнивается с обратной связью Uос, который усиливается УМ и в виде напряжения подается на ИД.
Если U 0, то под действием напряжения двигатель начинает вращаться в сторону уменьшения рассогласования, и за счет механической передачи выходная координата вых будет стремиться приблизиться к вх.
В тот момент, когда вх=вых, U=0 Uна двиг=0, но за счет инерционности самого двигателя и объекта, выходная координата обгонит вх, появится ошибка управления обратного знака, которая снова начинает тормозить двигатель, то есть возникает переходный процесс.
вх, вых
вх=
в вых=с
в
c
= в-с
0 t0 t
При такой структурной организации реальное значение угловых рассогласований между в и с в установившемся режиме могут лежать в пределах от 30 угловых секунд до 2,,,3 градусов. При меньшем рассогласовании система лучше.
Система с управлением по отклонению и по возмущению (комбинированного типа).
Kd/dt
вх,Uвх Uупр U JнххСС
ЧЭ Бл Упр УМ ИД МП ОР
хвх вых
ИМ
Uос
ЧЭ
Принцип действия. По каналу управления управляющий сигнал Y формируется на основании измерения возмущения Z с учетом требуемого закона W (как в первом случае). Но для управления берутся первая и вторая производные, которые в виде электрического сигнала поступают на сумматор.
U=
K (Uупр-Uос)+К1
в
К2
в…
По каналу обратной связи управление происходи как во втором случае. Здесь также возможно регултрование по двум и более каналам, когда берутся первая и вторая производные выходного сигнала Х, поступают на сумматор.
U= K (Uупр - вых)+К3 вых К4 вых…
вх, вых
в вх= в вых=с
c
= в-с
0 t0 t
В системе с комбинированным управлением можно добиться точности воспроизведения движения порядка секунды и десятых долей секунд.