1. Что такое система подчиненного регулирования координат?

Система подчиненного регулирования (СПР) – это система последовательного включения контуров регулирования, число которых равно числу регулируемых координат. Каждый контур имеет свой регулятор, на вход которого подается сигнал с предыдущего каскада и сигнал с выхода данного каскада, соответствующий фактическому значению координаты. Каждый предыдущий каскад является задающим органом для последующего. Контур регулирования должен, как правило, строиться так, чтобы иметь только одну большую постоянную времени.

Регулятор выбирается таким образом, чтобы при включении его последовательно в прямой канал контура, была скомпенсирована большая постоянная времени и взамен ее действовала существенно меньшая не скомпенсированная постоянная времени.

Сущность подчиненного регулирования заключается в том, что электрический двигатель как объект управления представляется в виде последовательно соединенных звеньев, выходными параметрами которых являются ток, напряжение, ЭДС, момент, скорость и т.д. И они же являются регулируемыми координатами.

Для управления каждой их этих координат имеется отдельный регулятор и соответствующая обратная связь.

Регуляторы соединяются последовательно, т.е. выход предыдущего регулятора является входом последующего. Образуется система концентрических контуров, число которых соответствует числу регулируемых координат электропривода. Регулятор внешнего контура регулирует основную координату, например скорость, и вырабатывает управляющее воздействие для регулятора внутреннего контура, например регулятора тока. Таким образом, первый регулятор (регулятор тока) и первая регулируемая координата (ток) подчинены соответственно второму регулятору (регулятору скорости) и второй регулируемой координате (скорости).

2. В каких случаях применяется настройка сар на модульный оптимум?

Настройка по «модульному» оптимуму является компромиссом между быстродействием и перерегулированием. Отход от настройки на «модульный» оптимум приводит или к проигрышу в быстродействии, или к увеличению перерегулирования.

Передаточная функция разомкнутого контура регулирования, настроенного на «модульный» оптимум, имеет вид:

Настройкой контура на ОМ называется синтез регулятора с целью получения динамических характеристик замкнутого контура, близких к характеристикам колебательного звена с относительным коэффициентом затухания ξ = 0,707, перерегулированием σ = 4,3 %, запасом устойчивости по фазе  θз  63^о, временем нарастания tн= 4,7ТΣ.

Настройка на ОМ позволяет получить достаточное быстродействие при небольшом перерегулировании. В ряде случаев, когда требуется получить повышенное быстродействие и точность системы, применяют настройку на симметричный оптимум.

Проектируемая САР должна быть статической по возму­щающему воздействию и астатической - по управляющему воз­действию. Такие системы строятся с оптимальной настройкой по модульному оптимуму и называются однократно-интегрирующими системами с последовательной коррекцией.

Оптимизация по «модульному» оптимуму используется обычно для внутренних контуров регулирования токов и потокосцеплений. Она обеспечивает приемлемое качество воспроизведения заданных воздействий.

Важнейшим достоинством таких систем является возможность получения оптимального переходного процесса с минимальными значениями перерегулирования и времени регулирования. Кроме того, такой метод оптимизации обеспечивает простоту построения и расчета таких оптимальных систем. Однако недостатком такого метода является то, что система регулирования в этом случае будет статической, поэтому в ряде случаев требования к точности регулирования не могут быть удовлетворены.

Система, настроенная на модульный оптимум, имеет достоинства:

• Обеспечивает наилучшим образом отработку задающего воздействия;

• Имеет малую чувствительность к изменению параметров регулятора и объекта, следовательно, не требует высокой точности определения параметров объекта и настройки регулятора:

• Простота регулятора (по сравнению с симметричным оптимумом).

(Ответ на 9 вопрос) Недостатки настройки на модульный оптимум

• Плохое качество настройки, когда объект содержит интегрирующее звено или апериодическое звено с большой постоянной времени (наличие статической ошибки);

• Большая ошибка при отработке возмущений (по сравнению с симметричным оптимумом).

• при наличии в объекте интегрирующего звена или апериодического звена с очень большой постоянной времени требуется применение пропорционального регулятора, что приводит в отдельных случаях к значительным статическим ошибкам;

• имеет большую по сравнению с системой, оптимизированной по «симметричному» оптимуму, ошибку при отработке возмущающего воздействия.