3.3.4 Расчет устойчивости электроприводных установок

Целью этого раздела является умение описать любой технологический процесс структурной схемой, содержащей в себе простейшие звенья автоматики и в дальнейшем определение устойчивости работы, разработанных студентом схем управления в автоматизированном электроприводе.

1. Основные понятия, определения и терминология

Вначале нужно уяснить, что объектом управления называют условно обособленную совокупность элементов материального мира, процессы в которой подвергают целенаправленным воздействиям. Такой совокупностью может быть транспортер, шахтная зерносушилка, мобильный кормораздатчик и другое [12]. Свойства и особенности объекта не могут быть правильно оценены и учтены без рассмотрения его связей с окружающей внешней средой. Величины, характеризующие внешнее влияние на объект, называют воздействиями. Воздействия на объект, вырабатываемые управляющим устройством (УУ), называют управляющими. Воздействия на объект, не зависящие от УУ, называют возмущающими или возмущениями. В случае управления скоростью вращения какого-либо ЭД к возмущающим воздействиям следует отнести непредвиденное изменение питающего напряжения, заклинивание в подшипниках, а к управляющему воздействию – изменение частоты питающего напряжения (для частотных преобразователей) или изменение числа пар полюсов (для многоскоростных ЭД).

Объект и устройство для реализации целенаправленных воздействий образуют систему управления (СУ), которую в дальнейшем студент должен представить в виде электрической принципиальной схемы. СУ могут быть замкнутые и разомкнутые. В разомкнутой системе управляющее воздействие формируют на основе использования информации о возмущающих воздействиях (реализуют принцип управления во возмущению). В замкнутой системе управляющее воздействие формируют по отклонению управляемой величины от заданной или от ее экстремального (максимального или минимального) значения (реализуют принцип управления по отклонению). Наиболее совершенными являются комбинированные системы, использующие оба принципа управления, что позволяет сочетать достоинства обоих принципов управления.

Основным достоинством принципа управления по возмущению является высокое быстродействие, поскольку в этом случае система реагирует непосредственно на причину, вызывающую нежелательное изменение управляемой величины, например скорости вращения вала ЭД. Недостатки – низкая точность ввиду невозможности учета влияния всех возмущающих факторов; высокая требовательность к точности изготовления элементов соответствующей системы; сильное влияние износа этих элементов на качество управления.

Достоинство принципа управления по отклонению – высокая точность управления и менее высокая требовательность к точности изготовления элементов системы (в сравнении с принципом управления по возмущению); успешное достижение цели управления при воздействии многочисленных возмущающих факторов (в том числе и неконтролируемых). К недостаткам следует отнести: сравнительно низкое быстродействие, поскольку замкнутые системы реагируют не на причину, а лишь на ее следствие, то есть на отклонение управляемой величины от заданной; склонность замкнутых систем к самовозбуждению колебаний и потерю устойчивости.

Глубокое изучение принципов управления и построения автоматических систем имеет большое значение для дальнейшего усвоения и применения в дальнейшей работе [12]. Главное внимание необходимо уделить обратной связи как средству управления при неполной информации, придающему системе свойство адаптивности (приспособляемости) к изменению всех внутренних и внешних условий ее работы [12].

Внимательно по литературе [12] изучите основные признаки классификации автоматических систем, термины и определения.

Необходимо четко уяснить различие между функциональными, структурными и принципиальными схемами автоматики. Структурные схемы состоят из динамических звеньев, выделенных для удобства выполнения динамических расчетов автоматических систем. Функциональные схемы содержат функциональные блоки, представляющие реальные технические средства автоматики: датчики, усилители (первичные измерительные преобразователи или воспринимающие элементы), усилители, логические и функциональные элементы, исполнительные механизмы и т.д.

В замкнутой системе автоматическое УУ (регулятор) реализует тот или иной алгоритм (по-другому можно сказать порядок или программу) преобразования отклонения управляемой величины от заданной в управляющее воздействие. Этот алгоритм преобразования называют законом регулирования. По изданию [12] изучите типовые законы регулирования – пропорциональный, интегральный, дифференциальный, пропорционально-интегральный, пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД). В сети “Internet” можно найти и другие, более современные законы регулирования, а также устройства их реализующие.