
- •В.А. Соловьев системы управления электроприводами
- •Часть 1
- •Введение
- •1. Электрические схемы и способы их начертания
- •1.1. Термины, определения, понятия
- •1.2. Виды и типы схем
- •1.3. Условные обозначения, используемые в электрических схемах
- •1.4. Электрические схемы и правила их выполнения
- •Структурная схема
- •Функциональная схема
- •Принципиальная схема
- •Эквивалентная схема
- •Схемы соединений
- •Общая схема
- •1.5. Требования, предъявляемые к схемам управления
- •Контрольные вопросы
- •Задачи для самоанализа
- •2.Cистемы управления электроприводами разомкнутого типа
- •2.1. Принципы автоматического управления пуском и торможением двигателей
- •2.2. Типовые узлы схем автоматического управления двигателями постоянного тока
- •2.3. Типовые узлы схем автоматического управления асинхронными двигателями
- •2.4. Типовые узлы схем автоматического управления синхронными двигателями
- •2.5. Узлы электрической защиты двигателей и схем управления
- •2.6. Примеры решения задач
- •2.7. Вопросы для самопроверки
- •3. Анализ и синтез замкнутых суэп
- •3.1. Математические описание силовой части электропривода как объекта управления
- •3.2. Якорная цепь двигателя
- •3.3. Математическое описание цепи возбуждения двигателя
- •3.4. Статические и динамические характеристики замкнутых систем преобразователь - двигатель
- •3.5. Замкнутые системы стабилизации скорости и момента электропривода постоянного тока с суммирующим усилителем
- •3.5.1. Синтез параметров систем стабилизации скорости
- •3.5.2. Анализ и синтез систем стабилизации с задержанными обратными связями
- •Передаточная функция системы
- •3.5.3. Анализ и синтез динамических характеристик замкнутых систем стабилизации скорости
- •Разомкнутая сау
- •Замкнутая сау
- •3.6. Система стабилизации момента и скорости электропривода постоянного тока при питании от источника тока
- •3.7. Вопросы для самопроверки
- •4. Основы теории систем подчиненного регулирования
- •4.1. Обобщенная схема многоконтурной системы подчиненного регулирования
- •4.2. Синтез регуляторов
- •4.2.1. Синтез регулятора первого контура и его свойства
- •4.2.2. Синтез регулятора второго контура и его свойства
- •4.2.3. Синтез регулятора третьего контура и его свойства
- •4.3. Системы регулирования тока якоря
- •4.3.1. Комбинированные сар тока якоря
- •4.4. Синтез регулятора скорости
- •4.5. Статические механические характеристики электропривода с однократной сар скорости
- •4.6. Двукратные сар скорости
- •4.6.1. Синтез регулятора скорости
- •4.6.2. Механические характеристики электропривода с астатической сар скорости
- •4.7. Примеры решения задач
- •Решение. Прежде чем приступить к расчету параметров регулятора тока согласно выражения (4.26*) выполним ряд вспомогательных расчетов.
- •5. Ограничение переменных в структурах подчиненного регулирования
- •5.1. Ограничение переменных с помощью задатчиков интенсивности
- •Контрольные вопросы
- •6. Системы автоматического регулирования положения
- •6.1. Однократные сар положения
- •6.1.1. Передаточные функции однократных сар положения
- •6.2 Астатические (двукратные) сар положения
- •6.3. Ограничение переменных в сар положения
- •6.3.1. Оптимальная диаграмма позиционного перемещения с ограничением координат и принципы ее реализации
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторные работы лабораторная работа 1
- •1. Краткое описание лабораторной установки
- •2. Основные теоретические положения
- •3. Программа работы
- •4. Указания к выполнению работы
- •Контрольные вопросы
- •Варианты задания
- •Лабораторная работа 2
- •1. Описание лабораторной установки и ее работы
- •2. Основные теоретические положения
- •3. Программа работы
- •4. Методические указания к выполнению работы
- •Контрольные вопросы
- •Использованные источники
- •Оглавление
- •Часть 1
- •Подписано в печать
- •681013, Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27.
3.7. Вопросы для самопроверки
1. Как в общем виде представляется момент статического сопротивления двигателя?
2. Каким образом учитываются действие вихревых токов при математическом описании цепи возбуждения двигателя постоянного тока?
3. Приведите обобщенную структурную схему двигателя постоянного тока.
4. Какими параметрами можно охарактеризовать статизм замкнутой системы?
5. Перечислите основные показатели, которыми можно описать качество динамических характеристик СУЭП.
6. Назовите основной тип обратных связей, реализуемых в СУЭП и обоснуйте свое решение?
7. Почему положительная обратная связь по току в системе стабилизации скорости используется как вспомогательная?
8. Запишите уравнение электромеханической характеристики СУЭП с отрицательной обратной связью по напряжению.
9. Поясните почему точность стабилизации скорости в СУЭП с отрицательной обратной связью по напряжению ниже чем в СУЭП с отрицательной обратной связью по скорости?
10. С помощью какой обратной связи можно обеспечить стабилизацию момента двигателя в СУЭП?
11. Какими аппаратными средствами реализуется «отсечка» обратной связи и поясните ее назначение?
12. Чем обеспечивается регулирование скорости в системах стабилизации скорости с узлом отсечки в цепи обратной связи?
13. Запишите уравнение электромеханической характеристики системы стабилизации скорости с непрерывной отрицательной обратной связью по скорости и отрицательной обратной связью по току с отсечкой?
14. На основании каких принципов осуществляется синтез параметров обратных связей в системах стабилизации скорости?
15. Поясните влияние жесткой обратной связи в системе стабилизации скорости на ее устойчивость.
16. Поясните преимущества и недостатки систем стабилизации скорости, реализованных на базе источника тока по сравнению с системами стабилизации на базе управляемый преобразователь – двигатель?
4. Основы теории систем подчиненного регулирования
Современные системы управления электроприводами строятся в большинстве случаев в виде многоконтурных систем подчиненного регулирования. Рассмотрим теоретические положения, лежащие в основе синтеза структур, методов расчета и анализа свойств таких систем.
4.1. Обобщенная схема многоконтурной системы подчиненного регулирования
В основе построения систем подчиненного регулирования (СПР) лежит определенное структурное представление объекта регулирования, т.е. силовой части электропривода. Обобщенная структурная схема многоконтурной СПР представлена на рис. 4.1.
Рис. 4.1. Обобщенная структурная схема многоконтурной системы
подчиненного регулирования
Объект регулирования представлен в виде цепи последовательно соединенных звеньев направленного действия, передаточные функции которых обозначены как
Wi(p) , i = l,..., n,
где n - количество звеньев модели объекта.
Разбиение модели объекта на звенья производится с таким расчетом, чтобы выходными величинами звеньев x1, x2, … xn оказались физические величины, представляющие интерес с точки зрения регулирования и контроля (ток якоря, скорость вращения двигателя, угол поворота вала и т.д.).
Регулирующая часть системы починенного регулирования строится следующим образом.
1) На входе объекта регулирования (или же на выходе регулирующей части) устанавливается фильтр, ограничивающий полосу пропускания системы и обеспечивающий ее помехозащищенность. Передаточная функция этого фильтра обычно представляется в виде:
,
где Тμ- называется базовой илинекомпенсируемойпостоянной времени системы подчиненного регулирования.
2) Для каждой из регулируемых величин x1, x2, … xn предусматривается замкнутая САР с регулированием по отклонению. Каждая САР снабжена индивидуальным регулятором, передаточная функция которого обозначается как Ri (p), (i = l, ..., n).
Таким образом, количество регуляторов СПР равно количеству регулируемых величин объекта.
Для формирования сигнала обратной связи в каждой из САР предусматривается датчик соответствующей регулируемой величины, передаточную функцию которого обозначим как Di (p), (i = l,..., n).
В первом рассмотрении примем Di (p) = 1, т.е. будем рассматривать систему с идеализированными датчиками, обеспечивающими безынерционные единичные обратные связи. Вопросы учета неидеальности датчиков будут служить предметом отдельного анализа, развивающего исходные принципиальные положения теории построения СПР.
3) Подобно звеньям объекта регуляторы соединяются между собой последовательно, но в обратном порядке по отношению к порядку связи звеньев объекта. Сигналы задания для каждой из регулируемых величин x1, x2, … xn обозначены соответственно u1, u2, … un.
Каждый последующий (по мере возрастания номера) регулятор вырабатывает задание для предыдущего регулятора. Так как в структуре САР можно выделить ряд последовательно сложенных друг в друга контуров, то общее название этих систем - многоконтурные системы подчиненного регулирования.
Вследствие последовательной подчиненности регуляторов и образуемых с их помощью локальных САР регулируемые величины не равноценны между собой. Основной (главной) из них является величина хn , процессу регулирования которой подчиняются процессы регулирования всех остальных величин.