5.4. Влияние внутренней обратной связи по эдс двигателя на характер переходных процессов в спр
При синтезе контура тока обычно влиянием обратной внутренней отрицательной связи по ЭДС двигателя пренебрегают, что приводит к значительному упрощению расчетов. Вместе с тем при определенных соотношениях параметров СПР Тм/Тя < 2 это влияние достаточно велико и должно учитываться при настройке регуляторов.
Структурная схема замкнутого контура тока с учетом обратной связи по ЭДС двигателя будет иметь вид, представленный на рис. 5.8.
Рис. 5.8. Структурная схема контура тока с учетом обратной связи по ЭДС двигателя
По данной структурной схеме (рис. 5.8) получим передаточную функцию замкнутого контура тока с учетом обратной связи по ЭДС двигателя:
.
(5.28)
В статических режимах работы, учитывая что р = 0, получим коэффициент передачи контура тока с учетом влияния обратной связи по ЭДС двигателя:
.
(5.29)
Установившееся значение тока в контуре уменьшается в 1/(1+Тт/Тм) раз, что приводит к недоиспользованию тока двигателя в переходных процессах. Чем меньше величина Тт = 2Тп = 2Тμ и больше величина Тм, тем меньше погрешность выходной переменной контура тока. Влияние обратной связи по ЭДС двигателя сказывается и на характере протекания переходных процессов в контуре тока повышением колебательности переменной и снижением быстродействия.
Для устранения влияния обратной связи по ЭДС двигателя могут быть использованы следующие способы:
а) некомпенсированную постоянную времени Тμ сделать как можно меньше, но в то же время обеспечивающей требуемую помехоустойчивость системы;
б) увеличить коэффициент усиления контура тока в (Тт+Тм)/Тм раз;
в) увеличить коэффициент усиления Kрω регулятора скорости;
г) в цепь обратной связи контура тока с коэффициентом передачи Kт включить дополнительное звено (рис. 5.8, 5.9) с передаточной функцией
,
(5.30)
где
;
;
уменьшение обратной связи по току K1
в
(1–Тт/Тм)
раз приводит к увеличению установившегося
тока; звено с передаточной функцией
(Тор+1)
/ (Тяр+1)
устраняет искажения формы динамического
тока;
Рис. 5.9. Структурная схема цепи обратной связи контура тока с учетом влияния ЭДС двигателя
д) применить пропорционально-интегральный регулятор тока с астатизмом второго порядка:
;
(5.31)
Рис. 5.10. Структурная схема оптимизированного контура тока с компенсацией влияния обратной связи по ЭДС двигателя
е) ввести в систему управления электроприводом положительной компенсирующей обратной связи по ЭДС двигателя с такой же передаточной функцией W(р) = СеФω. Компенсирующая обратная связь может быть вынесена (рис. 5.10) на вход-выход контура тока, после чего складывается с оптимизирующей отрицательной обратной связью с коэффициентом передачи Kт.
В результате получается одна отрицательная связь в контуре тока с передаточной функцией:
,
(5.32)
где
.
5.5. Задатчик интенсивности
Задающим устройством в системах управления может являться задатчик интенсивности (ЗИ), который формирует плавное изменение задающего сигнала при переходе от одного уровня сигнала к другому.
Структурная схема ЗИ, состоящая из трех операционных усилителей [7], представлена на рис.5.11.
Первый усилитель А1, работающий с ограничением по выходному напряжению U1, имеет характеристику прямоугольной формы (рис.5.12,а).
Второй операционный усилитель А2 работает интегратором с постоянным темпом интегрирования
.
(5.33)
Темп интегрирования может регулироваться сопротивлением Rвх2. Третий усилитель А3 формирует отрицательное напряжение обратной связи
.
(5.34)
Рис. 5.11. Схема интегрозадающего устройства
а) б)
Рис. 5.12. Характеристики входного усилителя (а) и диаграмма изменения выходного напряжения (б) интегрирующего устройства
При подаче на вход задающего напряжения Uз выходное напряжение линейно возрастает согласно (5.33). В момент времени tп (рис. 5.12,б), когда Uос=Uз, интегрирование прекращается, и выходное напряжение, достигнув значения Uвых=(Rвх3/Roc)Uз, остается далее неизменным. При снятии со входа задающего напряжения (Uз=0) происходит процесс линейного уменьшения выходного напряжения до нулевого значения (рис. 5.12,б).
В [7] приведены схемы аналогового и цифрового задатчиков интенсивности.