2.5. Проектирование структурной схемы сар комплектного электропривода

2.5.1. Общие подходы к проектированию.

Структурная схема САР комплектного электропривода используется для оценки на стадии проектирования показателей качества регулирования и разработки схем соединений узлов комплектного электропривода.

Построение структурной схемы САР ведется методом приближенных расчетов оптимальных параметров контуров регулирования исходя из принципа подчиненного регулирования координат, в соответствии с принятой схемой автоматизации (п. 1.3). Приближенные методы расчета оптимальных параметров контуров регулирования не учитывают реальных свойств тиристорного преобразователя и якорной цепи электродвигателя – нелинейности и зоны нечувствительности регулировочной характеристики преобразователя, наличия бестоковой паузы при изменении направления тока, зоны прерывистых токов и изменения индуктивности якорной цепи в зависимости от силы тока. На стадии технического проектирования учет этих реальных факторов не возможен. Поэтому приближенные расчеты служат основой для последующих уточненных расчетов на этапе ввода в эксплуатацию электропривода с учетом экспериментально определенных динамических параметров.

Принцип подчиненного регулирования координат требует построения структурной схемы САР в виде цепочки последовательно соединенных звеньев, на выходе каждого из которых формируется тот или иной параметр – ЭДС преобразователя, ток, скорость или ЭДС двигателя, положение и др. Каждое звено характеризуется одной, реже двумя постоянными времени. Наиболее распространенными звеньями являются инерционные и интегрирующие, а также пропорциональное. Из примеров САР на рис. 2.2 и 2.3 можно сделать вывод, что регулятор представляет собой последовательные корректирующее звено. В качестве активных корректирующих звеньев, осуществляющих последовательную коррекцию звеньев объекта управления, применяют операционные усилители с различными передаточными функциями. Передаточная функция регулятора определяется структурой и параметрами соответствующего звена объекта управления, а также критерием оптимизации контура.

Естественно каждый параметр необходимо регулировать возможно быстрее и точнее. Однако на практике этот принцип вступает в противоречие с рядом технических и экономических условий. Поэтому каждый критерий оптимизации представляет собой компромиссный вариант.

В учебном пособии [16] рассмотрены наиболее употребительные критерии оптимизации контуров системы управления. Все они основаны на учете, так называемых, малых постоянных времени, которыми отличается тиристорный преобразователь с системой импульсно-фазового управления (см. п.2.3), функциональные элементы САУ и фильтры в ее каналах. Кроме таких реально существующих постоянных времени, при оптимизации САУ приходится учитывать эквивалентные малые постоянные времени, которыми, как правило, характеризуются оптимизированные контура системы. Как видно из примеров на рис. 2.2 и 2.3, замкнутые оптимизированные контуры входят в состав объекта управления для каждого контурного регулятора начиная со второго. В унифицированных системах управления принципом построения регулятора является компенсация основных инерцинностей объекта. В широком смысле слова регулятор компенсирует действие звеньев с большими постоянными времени не только инерционного характера, но и интегрального характера, но и интегральных, дифференциальных, форсирующих и др. Принцип компенсации предусматривает, что каждому звену объекта управления с большой постоянной времени должно соответствовать звено с обратной передаточной функцией в составе регулятора. Общие рекомендации по выбору типов регуляторов в зависимости от типов звеньев с большими постоянными времени и соотношений больших и суммы малых постоянных объекта управления детально рассмотрены в учебном пособии [16]. Сводка этих рекомендаций и методов оптимизации приведена в табл. 2.1, в которой обозначено:

Таблица 2.1.

- П, ПИ, ПИД тип регулятора: пропорциональный, пропорционально-интегральный, пропорционально-интегральный и дифференциальный;

МО, СО – методы оптимизации модульный и симметричный;

Т₁, Т₂ – большие постоянные звеньев объекта регулирования;

- сумма малых постоянных объекта регулирования;

Тф – постоянная фильтра в канале задания.