- •Министерство образования России
- •Используемая аббревиатура
- •Введение
- •1. Классификация систем управления электроприводами
- •1. По степени автоматизации функций управления:
- •2. По характеру протекания процессов в су эп и, соответственно, форме математического описания:
- •3. По наличию существенных нелинейностей в су эп:
- •По типу обратных связей:
- •По принципу управления (характеру задач управления):
- •По числу и связности каналов управления:
- •По способу преобразования подводимой энергии:
- •По типу регулируемой локальной координаты:
- •По типу регуляторов, применяемых в устройстве управления:
- •По типу элементной базы устройства управления:
- •2. Обобщенная функциональная схема су эп
- •3. Основные задачи исследования и этапы проектирования
- •3.1. Основные задачи исследования су эп
- •3.2. Основные положения системного подхода при проектировании су эп
- •3.3. Стадии проектирования, регламентированные госТом
- •4. Математические модели элементов су эп
- •4.1. Методы описания и исследования динамических управляемых объектов в частотной и временной области
- •4.2. Уравнение Лагранжа и дифференциальные уравнения электромеханических систем управления (эмсу)
- •4.3. Линеаризация элементов су эп
- •4.4. Двигатель постоянного тока как объект управления
- •4.5. Асинхронный двигатель как объект управления
- •4.6. Электромашинный преобразователь как объект управления
- •4.7. Тиристорные преобразователи как объекты управления
- •4.8. Математические модели датчиков координат су эп
- •4.9. Математические модели регуляторов су эп
- •5. Статические и динамические характеристики су эп
- •5.1. Статика су эп. Коэффициенты ошибок су эп по положению, скорости и ускорению
- •6.2. Динамика су эп. Свободные и вынужденные переходные процессы
- •Общие принципы построения су эп
- •6.1. Релейно-контакторные су эп. Реализация пуско-тормозных режимов су эп постоянного и переменного тока
- •6.1.1. Рксу асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором
- •6.1.2. Рксу асинхронным двигателем с фазным ротором
- •6.1.3. Рксу двигателем постоянного тока
- •6.2. Системы стабилизации выходной координаты объекта управления. Типовые методы улучшения динамики су эп
- •В статике, т. Е. В установившихся (квазиустановившихся) режимах функционирования систем стабилизации можно сформулировать два основных тесно взаимосвязанных требования:
- •Динамическую точность систем стабилизации оценивают по величине
- •6.2.1. Форсирование управляющего воздействия.
- •6.2.2. Компенсация больших постоянных времени объекта управления
- •6.3. Системы программного управления. Способы ограничения координат су эп
- •6.3.1. Ограничение координат сау применением дополнительных нелинейных обратных связей.
- •6.3.3. Ограничение координат сау посредством ограничения задающих воздействий. Этот способ ограничения координат нашел широкое распространение в
- •6.4. Следящие системы управления и системы воспроизведения движений. Понятие добротности су эп
- •7. Методы синтеза су эп
- •7.1. Общая постановка задачи синтеза
- •7.2. Типовые регуляторы и корректирующие звенья су эп
- •7.3. Последовательная коррекция су э п частотными методами
- •7.3.1. Коррекция с опережением по фазе
- •7.3.2. Коррекция с отставанием по фазе
- •7.3.3. Коррекция введением интеграторов
- •7.4. Синтез систем с подчиненным регулированием координат
- •7.5. Методика структурно-параметрического синтеза контуров регулирования су эп по желаемой передаточной функции
- •7.6. Синтез оптимальных по быстродействию су эп с апериодической реакцией
- •8. Су эп постоянного тока
- •8.1. Синтез системы регулирования скорости “Тиристорный преобразователь - двигатель постоянного тока”
- •8.1.1. Синтез контура регулирования тока якоря
- •8.1.2. Синтез контура регулирования скорости.
- •Интегрирующей сар скорости при ударном приложении нагрузки на валу электропривода
- •8.2. Синтез системы регулирования скорости “Генератор - двигатель постоянного тока”
- •8.2.1. Одноконтурная сар тока якоря
- •8.2.2. Двухконтурная сар тока якоря
- •8.3. Синтез системы регулирования э.Д.С. Двигателя
- •Для расчета параметров принципиальной схемы пи-регулятора э.Д.С.
- •8.4. Система двухзонного регулирования скорости Применяется в тех случаях, когда требуется обеспечить работу
- •8.5. Системы регулирования положения рабочего органа
- •8.5.1. Сар положения с линейным регулятором
- •Подставляя в это соотношение выражение для Kрп в режиме средних перемещений получим
- •8.6. Следящие системы управления электроприводами
- •8.6.1. Добротность сау, синтез инвариантных сау по отношению к задающим и возмущающим воздействиям
- •8.6.2. Типовые структуры следящих электроприводов
- •9. Су эп переменного тока
- •9.1. Способы управления асинхронным двигателем
- •9.2. Силовые преобразователи, применяемые для управления асинхронными электродвигателями
- •9.2.1. Преобразователи частоты с автономным инвертором напряжения
- •9.2.2. Преобразователи частоты с автономным инвертором тока
- •9.2.3. Преобразователи частоты с непосредственной связью с сетью
- •9.3. Су эп со звеном постоянного тока
- •9.3.1. Система частотного управления ад с iR- компенсацией
- •9.3.2. Система частотно-токового управления ад
- •10. Дискретные и дискретно-непрерывные сау
- •10.1. Дискретизация сигналов и z-преобразование
- •10.2. Дискретные передаточные функции и разностные уравнения
- •10.3. Синтез цифровых систем управления
- •10.3.1. Метод дискретизации аналоговых регуляторов класса “вход - выход”
- •10.3.2. Метод переменного коэффициента усиления
- •10.3.3. Метод синтеза апериодических дискретно-непрерывных сау с регуляторами состояния
- •Синтез свободного движения сау
- •Синтез вынужденного движения сау
Министерство образования России
Пермский государственный технический университет
Кафедра микропроцессорных средств автоматизации
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ
Конспект лекций
для студентов вечерне-заочного образования ПГТУ
Разработчик
д.т.н., профессор кафедры МСА
Казанцев В.П.
Пермь, 2010 г.
УДК 62-83:681.83
Системы управления электроприводами. Конспект лекций \ Казанцев В.П.
Конспект лекций разработан с учетом государственных требований к обязательному минимуму содержания и уровню подготовки cпециалистов и бакалавров по направлению «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» на основе программы дисциплины «Системы управления электроприводов» для специальности 180400 – «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов».
В конспекте лекций рассмотрены вопросы теории синтеза современных автоматизированных систем управления электроприводами (СУЭП) постоянного и переменного тока (непрерывных и дискретных) с примерами расчета типовых СУЭП, преимуществннно базирующихся на принципе подчиненного регулирования координат электроприводов.
Содержание
глава |
Наименование главы, раздела |
Стр. |
|
Используемая аббревиатура |
5 |
|
Введение |
6 |
1 |
Классификация систем управления электроприводами |
8 |
2 |
Обобщенная функциональная схема СУ ЭП |
11 |
3 |
Основные задачи исследования и этапы проектирования СУ ЭП |
16 |
3.1 |
Основные задачи исследования СУ ЭП |
16 |
3.2 |
Основные положения системного подхода при проектировании СУ ЭП |
20 |
3.3 |
Стадии проектирования, регламентированные ГОСТом |
20 |
4 |
Математические модели элементов СУ ЭП |
25 |
4.1 |
Методы описания и исследования динамических управляемых объектов в частотной и временной области |
25 |
4.2 |
Уравнение Лагранжа и дифференциальные уравнения электромеханических систем управления (ЭМСУ) |
27 |
4.3 |
Линеаризация элементов СУ ЭП |
33 |
4.4 |
Двигатель постоянного тока как объект управления |
34 |
4.5 |
Асинхронный двигатель как объект управления |
40 |
4.6 |
Электромашинный преобразователь как объект управления |
43 |
4.7 |
Тиристорные преобразователи как объекты управления |
45 |
4.8 |
Математические модели датчиков координат СУ ЭП |
51 |
4.9 |
Математические модели регуляторов СУ ЭП |
51 |
5 |
Статические и динамические характеристики СУ ЭП |
61 |
5.1 |
Статика СУ ЭП. Коэффициенты ошибок СУ ЭП по положению, скорости и ускорению |
61 |
5.2 |
Динамика СУ ЭП. Свободные и вынужденные переходные процессы |
64 |
6 |
Общие принципы построения СУ ЭП |
69 |
6.1 |
Релейно-контакторные СУ ЭП. Реализация пуско-тормозных режимов СУ ЭП постоянного и переменного тока |
69 |
6.2 |
Системы стабилизации выходной координаты объекта управления. Типовые методы улучшения динамики СУ ЭП |
76 |
6.3 |
Системы программного управления. Способы ограничения координат СУ ЭП |
81 |
6.4 |
Следящие системы управления и системы воспроизведения движений. Понятие добротности СУ ЭП |
85 |
7 |
Методы синтеза СУ ЭП |
87 |
7.1 |
Общая постановка задачи синтеза |
87 |
7.2 |
Типовые регуляторы и корректирующие звенья СУ ЭП |
88 |
7.3 |
Последовательная коррекция СУ ЭП частотными методами |
90 |
7.3.1 |
Коррекция с опережением по фазе |
91 |
7.3.2 |
Коррекция с отставанием по фазе |
95 |
7.3.3 |
Коррекция введением интеграторов |
99 |
7.4 |
Синтез систем с подчиненным регулированием координат |
101 |
7.5 |
Методика структурно-параметрического синтеза контуров регулирования СУ ЭП по желаемой передаточной функции |
103 |
7.6 |
Синтез оптимальных по быстродействию СУ ЭП с апериодической реакцией |
106 |
8 |
СУ ЭП постоянного тока |
108 |
8.1 |
Синтез системы регулирования скорости «Тиристорный преобразователь - двигатель постоянного тока» |
108 |
8.1.1 |
Синтез контура регулирования тока якоря |
110 |
8.1.2 |
Синтез контура регулирования скорости |
|
8.2 |
Синтез системы регулирования скорости «Генератор - двигатель постоянного тока» |
115 |
8.2.1 |
Одноконтурная САР тока якоря |
116 |
8.2.2 |
Двухконтурная САР тока якоря |
116 |
8.3 |
Синтез системы регулирования э.д.с. двигателя |
118 |
8.4 |
Система двухзонного регулирования скорости |
121 |
8.5 |
Системы регулирования положения рабочего органа |
124 |
8.5.1 |
САР положения с линейным регулятором |
126 |
8.5.2 |
САР положения с параболическим регулятором |
130 |
8.6 |
Следящие СУ ЭП |
131 |
9 |
СУ ЭП переменного тока |
141 |
9.1 |
Способы управления асинхронным двигателем |
141 |
9.2 |
Силовые преобразователи, применяемые для управления асинхронными электродвигателями |
143 |
9.3 |
СУ ЭП со звеном постоянного тока |
147 |
10 |
Дискретные и дискретно-непрерывные СУ ЭП |
151 |
10.1 |
Дискретизация сигналов и z-преобразование |
151 |
10.2. |
Дискретные передаточные функции и разностные уравнения |
154 |
10.3 |
Синтез цифровых систем управления |
157 |
10.3.1 |
Метод дискретизации аналоговых регуляторов класса “вход / выход” |
157 |
10.3.2 |
Метод переменного коэффициента усиления |
159 |
10.3.3 |
Метод синтеза апериодических дискретно-непрерывных СУ ЭП с регуляторами состояния |
160 |
|
Рекомендуемая литература |
165 |