- •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
1. Классификация систем управления электроприводами
СУ ЭП можно классифицировать по ряду основных признаков:
1. По степени автоматизации функций управления:
- системы ручного управления (человек-оператор вырабатывает и реализует стратегию управления); как правило, это СУ ЭП без регуляторов координат ОУ, например релейно-контакторные системы управления (РКСУ) электроприводами мостового крана на основе типовых релейно-контакторных панелей управления; управление ЭП осуществляется параметрически в функции времени, тока якоря (статора) двигателя, э.д.с. (напряжения) двигателя и т.п.;
- системы автоматизированного управления (человеко-машинные СУ ЭП); человек-оператор задает и корректирует задание (уставки параметров) процесса управления ЭП, а СУ ЭП (аналоговые или цифровые на основе микропроцессорных контроллеров) осуществляют оптимальную в некотором смысле отработку задающих воздействий;
- системы автоматического управления СУ ЭП (без участия человека); в этом случае аналоговые или микропроцессорные средства управления берут на себя функции и выработки оптимальных заданий (уставок) управления, и управления технологическим процессом; оператор в таких СУ ЭП или АСУ ТП выполняет функции системного менеджера и вмешивается в ход технологичесгого процесса лишь при нештатных ситуациях.
2. По характеру протекания процессов в су эп и, соответственно, форме математического описания:
- непрерывные (аналоговые) СУ ЭП;
- дискретные (релейные, импульсные, цифровые) СУ ЭП;
- дискретно-непрерывные, в том числе цифро-аналоговые СУ ЭП.
3. По наличию существенных нелинейностей в су эп:
- линейные (линеаризованные) СУ ЭП;
- нелинейные СУ ЭП.
По типу обратных связей:
- разомкнутые (без обратных связей) СУ ЭП;
- замкнутые СУ ЭП:
- по ошибке регулирования (с регулированием по отклонению выходной координаты от заданного значения);
- по вектору состояния ОУ (полному или редуцированному);
- по вектору возмущающих воздействий ОУ (с регулированием по возмущению);
- замкнутые по векторам состояния и возмущающих воздействий (с комбинированным управлением).
По принципу управления (характеру задач управления):
- системы стабилизации какой-либо координаты ОУ;
- системы программного управления;
- следящие системы и системы воспроизведения движений.
По числу и связности каналов управления:
- одномерные СУ ЭП (со скалярным управлением);
- многомерные СУ ЭП с автономными (невзаимосвязанными) каналами управления (с субвекторным управлением);
- многомерные многосвязные СУ ЭП (с векторным управлением).
Этот классификационный признак СУ ЭП определяется характером взаимодействия электродвигателей и механической системы ОУ. При этом различают 3 типа электропривода (ЭП): индивидуальный, групповой и взаимосвязанный ЭП.
При индивидуальном ЭП каждое движение ОУ, например шпинделя и суппорта токарного станка или кинематических звеньев промышленного робота осуществляется отдельным электродвигателем, т.е. СУ ЭП являются автономными и могут рассматриваться как совокупность одномерных СУ ЭП. Возможность пренебрежения взаимным влиянием каналов управления должна быть теоретически обоснована и обеспечивается, как правило, кинематической развязкой движений. Одной из основных тенденций в развитии такого типа ЭП является приближение источника движения (электродвигателя) к исполнительному органу за счет применения мотор-редукторов (например, в сочленениях кинематических пар роботов-манипуляторов), прямого соединения вала тихоходного электродвигателя с валом исполнительного механизма, применения линейных электроприводов.
При групповом ЭП применяется один электродвигатель, который с помощью механических передач обеспечивает требуемое движение механических подсистем ОУ. Такие СУ ЭП могут также рассматриваться как одномерные со скалярным управлением, однако требуют применения сложной кинематической схемы и, как правило, относятся к классу нелинейных САУ, что затрудняет их синтез.
При взаимосвязанном ЭП несколько электродвигателей реализуют движение одного исполнительного механизма, например движение стола станка с числовым программным управлением в 2-х ортогональных направлениях при контурной обработке или реализуют сложное движение схвата робота-манипулятора. Такие СУ ЭП относятся к многомерным многосвязным САУ с векторным управлением. Процедура синтеза таких СУ ЭП является наиболее сложной.