Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Корытин А.М. Синтез автоматизированного электропривода на аналоговых и цифровых вычислительных машинах

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
9.72 Mб
Скачать

реле РФ и контактора НФ (рис. 3-2І) осуществлялась Задержка

включения цепи нелинейного самовозбуждения. Цепь диодов «впе­

ред»

или

«назад»

выбиралась с помощью поляризованных реле PI

и Р2,

включенных

на выход входного

МУ.

На рис. 3-32,а приведены осциллограммы процессов разгона и

реверса,

снятые

на действующем

приводе рабочих рольгангов

Рис. 3-32. Переходные процессы при разгоне и реверсе.

а — для типовой схемы;

б — для схемы,

дополненной автономной положитель­

ной обратной связью, с

синтезированной

характеристикой резистора.

обжимного

прокатного стана.

На

рис." 3-32,6 приведены аналогичные

осциллограммы, полученные

при

введении

нелинейного

самовоз­

буждения

с синтезированными

параметрами

цепи. Графики

рис. 3-32

подтверждают достаточную точность синтеза параметров на АВМ.

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ

СИНТЕЗ ПАРАМЕТРОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА НА АВМ В СТАТИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ

4-1. ВХОДНОЙ УСИЛИТЕЛЬ

В практике проектирования систем автоматизирован­ ного электропривода весьма часто приходится решать задачи расчета параметров по статическим характери­ стикам. Применение для этой цели АВМ существенно упрощает расчеты, особенно для значительного семейст­ ва заданных однотипных характеристик.

Ряд производственных механизмов требует по техноло­ гическим и конструктивным особенностям вполне опре­ деленной механической характеристики, которую необ­ ходимо сформировать с помощью обратных связей по моменту (току) «ли напряжению (скорости), поданным на входной усилитель, либо с помощью обратной .связи

по току, подведенной к каналу управления

промежуточ­

ного усилителя. Это требование касается

механизмов,

нуждающихся в защите от перегрузок, что

достигается

111

формированием .механических Характеристик, получив­ ших название экскаваторных. Как показывают исследо­ вания ряда авторов, форма этих характеристик зависит от совокупности факторов и для каждого производственно­ го механизма имеет свою специфику. Наклон падающего участка характеристики может лимитироваться возмож­ ностью оператора воспринять изменение нагрузки по изменению скорости и остановить данный механизм, ли­ бо разгрузить.его включением другого. В иных случаях этот же параметр механической характеристики опре­ деляется количеством кинетической энергии, которую не­ обходимо использовать для преодоления нагрузки при

ограниченном моменте, развиваемом

двигателем.

Задача расчета состоит в том, что-по заданной меха­

нической

характеристике должны

быть определены

в общем

случае вольт-амперные характеристики дели­

теля напряжения, на вход которого подано измеряемое напряжение, а с выхода снимается напряжение, опреде­ ляемое формой заданной механической характеристики. Если включение делителя напряжения по каким-либо причинам нежелательно, формирование заданного сиг­ нала осуществляется с помощью нелинейного элемента, введенного последовательно в канал управления. Здесь необходимо рассчитать параметры указанного нелиней­ ного элемента и выбрать его по синтезированной вольтамперной характеристике.

Частным случаем формирования заданных механиче­ ских характеристик является расчет параметров дели­ теля напряжения или сопротивления каналов обратных связей по скорости (напряжению) или моменту (току), при которых обеспечивается на рабочих участках допу­ стимый относительный перепад скорости Дш* в преде­ лах изменения нагрузки от холостого хода М0 (ш) до пре­ дельно допустимой для механизма MnpfcoJ при заданном диапазоне регулирования. Эти задачи присущи таким механизмам, как металлорежущие станки. Определение коэффициента передачи делителя напряжения осущест­ вляется по (1-14), а его связь с конструктивными и тех­

нологическими характеристиками

записывается как

а=ЯД(о.; D; Мй(а);

М^(а)}.

(4-1)

Для этой же группы производственных механизмов

существенную сложность представляет

проектирование

профиля регулировочного потенциометра (либо регули112

ровочного реостата) в цепи обратной связи гіо скорости (напряжению) двигателя и задающего канала при рав­ номерной шкале измерительного устройства. При расче­ тах необходимо также учитывать закон регулирования скорости.

Синтез параметров на основе статических характе­ ристик является частным случаем синтеза на основе ди­ намических характерстик и отличается от последнего более упрощенной схемой модели, в которой отсутствуют блоки дифференцирования, нелинейные блоки, модели­ рующие зависимости постоянных времени от входного

напряжения, и

блоки

умножения. Исходной

зависи­

мостью при синтезе служит аналог механической

харак­

теристики keïù(IaRa). Получить искомую вольт-амперную

характеристику

резистора можно, изменяя URo от нуля ѵ

до максимума.

Чтобы

ускорить этот процесс, удобно по­

давать от входного интегратора линейно растущее на­

пряжение — аналог падения напряжения

в якорной

цепи.

 

Для синтеза параметров входного усилителя по ста­

тическим характеристикам при известные

характеристи­

ках всех усилительных звеньев действительны следую­ щие алгоритмы:

для электродвигателя

 

* . » = f (/«*„);

)

EB = kem + IAR0;

(4-2)

с/и = £е ш-[-/я /-д,

J

для преобразователя.© соответствии со схемой рис. 3-1

ииии),

(4-3)

для промежуточного усилителя—вырожденное урав­

нение (3-1)

 

" а . п = — "'и ("и) — «а.п К ) ~

.п (^яЯ0);

""в = /("8 . п) .

для входного усилителя при введении обобщенного сигнала и обобщенной координаты — вырожденное уравнение (3-5) при du"BJdt=G

" ' о б (/яЯо) = — " з + " ' в ( " " в ) + " н (1/и) +

" с (Ае°>) + ]

+ и , ( / ^ , ) + «а(и"в);

<4 -5 )

« " о б ==/(/**,) .

J

8—188

.

113

б)

• :

а)

Рис. 4-1. Структурные схемы моделей для сянтеза параметров вход­ ного усилителя в статике.

а — входной узел;

б — у з е л

синтеза входного напряжения

преобразователя;

в — у з е л синтеза

выходного

напряжения входного усилителя; г — узел синте­

за параметров входного усилителя.

 

Узлы модели для синтеза по статическим характери­

стикам, ^приведенные на рис. 4: 1, являются

вырожденны­

ми по отношению к схемам рис. 3-2. Для сохранения общности в схемах рис. 4-1* используются те же номера

* Узел схемы рис. 4-1,а является общим для всех схем моделей синтеза в статическом режиме, в связи с чем обозначения его масштабных блоков даны римскими цифрами.

114

масштабных блоков, что и в схемах рис. 3-2. Коэффи­

циенты

указанных блоков

рассчитываются так же, как

и при

синтезе параметров

по динамическим

характе­

ристикам, и определяются

по табл. 3-2 и 3-3.

Сохранена

также нумерация нелинейных блоков и сумматоров. Вы­ ходной узел соответствует схеме рис. 3-5. Масштабные

коэффициенты блоков

входного

узла

£ ц=Аш = £ѵ— 1;

fciv=l/mi;

ftvi

=

rÄ/(/njJ?0 )-

Коэффициент k\

(постоянная

времени интегрирования)

определяется так, как это опи­

сано

в § 2-1, но зависит

от желаемого

времени выпол­

нения

синтеза.

 

 

 

 

 

 

 

 

Синтез параметров делителей напряжения осущест­

вляется так же, как это было

описано в § 3-1: от выход­

ного сумматора 5 отключаются входы 26,

34 и 36,

на

вход 42 подается

сигнал

и3

в

выбранном

масштабе.

К блоку

(рис. 3-5) на вход 44 вместо «"об подается

InRo-

Выбор/яЯиВ

качестве

исходной величины диктуется тем,

что основную роль при формировании механической ха­ рактеристики играет обратная связь потоку. Если по тех­ ническим условиям требуется получение высокой жест­ кости на рабочем участке механической характеристики либо введение отрицательной обратной связи по скоро­ сти (напряжению) диктуется соображениями динамики, синтез'параметров цепи отрицательной обратной связи по току выполняется при наличии обратной связи ло скорости (напряжению). Параметры последней при от­ сутствии нелинейных элементов в ее цепи рассчитывают­

ся по схеме рис. 4-1. Для этого

на масштабные блоки

1 и 34 подается в масштабе т0

э. д. с. идеального хо­

лостого хода /ЛО&ЙШО, а на вход 42 и3, приведенное к ма­ шинному виду. Изменяя коэффициент &з4, следует до­ биться на выходе сумматора 5 напряжения, равного ну­ лю. В соответствии с данными табл. 3-3

 

^ 1 I = Ä , 4 =

n r ^ _ - ,

(4-6)

где

£ т м — коэффициент • тахометрического

устройства;

k2,c

= ^~—коэффициент

приведения сигнала обратной

связи по скорости к задающему каналу.

Из (4-6) с учетом &з.с определяется величина добавоч­ ного резистора в канале отрицательной обратной овязл по скорости:

Г с . д 0 б = h t a t r * ~ Г -

( 4 - 7 )

8*

115

где rc — сопротивление канала обратной

связи (для

ЭМУ или МУ сопротивление

обмотки управления).

Аналогично определяются

параметры

отрицательной

обратной связи по напряжению.

Синтезированная вольт-амперная характеристика ка­ нала отрицательной обратной связи по току может су­ щественно отличаться от типовой или совокупности типовых (их последовательного или смешанного вклю­ чения). Поэтому приходится подбирать близкую к син-

11

Рис. 4-2. Упрощенная структурная схема модели для синтеза пара­ метров цепей внешних обратных связей.

тезированной характеристику и повторять синтез отно­ сительно нелинейного сопротивления цепи другой обрат­ ной связи. Существенное влияние на формирование механической характеристики оказывает автономная об­ ратная связь; с помощью нелинейных элементов в ее цепи можно значительно приблизить механическую ха­ рактеристику привода к заданной.

Если характеристика источника регулируемого на­ пряжения, промежуточного и входного усилителей одно­ значно определяет связь выходного напряжения и вход­ ного-сигнала, а на промежуточный усилитель не подана обратная связь по току, то синтез параметров внешних обратных связей можно существенно упростить. Для этого строятся эквивалентные характеристики входного и промежуточного усилителей с учетом автономных об­ ратных связей, если они имеются в схеме. Затем одним из известных методов строится эквивалентная характе­ ристика вход — выход всей усилительной цепи. В рас­ сматриваемом случае (рис. 3-1) это зависимость £ и =

116

=f(u'n). Наличие этой характеристики существенно уп­ рощает модель синтеза параметров с входным и выход­ ным узлами ('рис. 4-2). Принятые ранее масштабы по­ зволяют свести до минимума количество масштабных блоков на входах нелинейных блоков, чем повышается точность синтеза.

Пример 4-1. Рассчитать параметры нелинейного резистора,

включенного в цепь* отрицательной обратной связи по току,

в схеме

рис. 4-3, для формирования механической характеристики

двигате­

ля Д

(рис. 4-4). Характеристика вход — выход генератора

Г приве­

дена

на рис' 4-5.

 

8

<г-*

 

ZOO

ш

ISO

ПО

>

SO

HO

\

V

0

500

1000

1500

a

 

-S3

Рис. 4-3. Схема Г—Д с элек­ тромашинным управлением (к примеру 4-1).

Рис. 4-4. Механические характе­ ристики.

/ — з а д а н н а я

характеристика;

2 — ха­

рактеристика,

полученная при

введе­

нии в цепь

обратной связи по току

резистора

с

синтезированной

вольт-

амперной

характеристикой.

 

Данные, необходимые для расчета: полное сопротивление якор­ ной цепи ./?о=0,0248 Ом; сопротивление, не охваченное отрицатель­

ной обратной связью, гд =0,0065

Ом; сопротивление

шунта

1С, вклю­

чая

сопротивление дополнительных

полюсов

и 'Компаундирующих

обмоток

машин,

гш =0,01525

Ом;

задающая

обмотка

03:

ш 3 =

=220

витков; Гв='М,4 О.м; /З .м=0,9

А; к задающей

обмотке

подве­

дено

напряжение и 3 = 3 2 В; обмотка

отрицательной

обратной

связи

по напряжению

ОН: Шп=*380 витков; #н =і''н+/"2с=495 Ом; обмотка

обратной

связи

по току ОТ: ш>т =220 витков;

ігт =8,9

Ом; э. д. с.

в режиме

идеального холостого хода (по заданной

механической

характеристике)

£«,Шо=225 В; ток в режиме

короткого

замыкания

/к .з=і1 980 А;

1.Основной масштаб

то=100/£„.м = 100/243= 0,413,

где Ея.н — максимальная

э. д. с; £н.м=А'вСОо+/і^?о=225+980х

Х0,0248=243 В; /і — ток,

при котором начинается" падающий уча-

117

сток

характеристик (по

 

кривым рис. 4-4 ориентировочно равен

980 А).

 

 

 

 

 

2. Масштаб

приведения

абсциссы механической

характеристики

к 100 ©

 

 

 

 

 

 

 

100

 

100

 

 

 

т , ~

ГОо/к.аЯо

1 980-0.0248-0,413 — 4

> 9 3

-

3.

Механическая

характеристика в машинных

координатах

(рис.

4-6)

 

 

 

 

 

 

 

I^=[kecùm0

 

= 225-0,413 = 93 В;

 

 

/к . з Я о = ЮО В.

Вш

 

 

 

 

 

 

80

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВО

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

го

 

 

 

 

ІЯл

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

20 30

W

А

го

w

so

so

в

 

 

 

 

Рис.

4-5.

Характеристика

Рис. 4-6.

Механическая ха­

генератора

вход—выход.

рактеристика.

 

 

 

4. Коэффициент

приведения

абсцисс

характеристики

холостого

хода

Er(F)

(рис. 4-5)

к напряжению на задающей

обмотке

 

 

 

 

£ 3 = г з / ш 3

= 11,4/220=0,0518

Ом/виток.

 

 

 

По

характеристике ET(F) для £ г . * = 2 4 3 В определяется

макси­

мальная

м. д. с. F M =40

А. Приведенное

напряжение, пропорцио­

нальное

м. д. с ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«M='.FMÄ3 =40

- 0,0518 = 2,07 В.

 

 

 

 

Зависимость &{ЕТ) в масштабных координатах

приведена на

рис. 4-7. Аг.м=і100 В и йм='50 В (приняты для ограничения

макси­

мальной крутизны характеристики, допускается 20 В ) . Масштаб

ординаты характеристики

 

Дм

50

_

m -

а^то ~

2,07-0,413

_ 4 8 - 3 -

5. Масштабные

коэффициенты модели

(рис. 4-8)

 

Аш=і£ѵ = 1;

 

 

.Aiv=iI/m/ = 1/4,93=0,203;

 

 

0,0065,

*,, =

£ „ , 4 r . = 0.203 0,0248" 0,053.

118

Максимальный сигнал, подведенный ко входу задающей обмот­ ки и приведенный к основному масштабу,

«з = / 3 . к г 3 ш о = 0 , 9 - 1 1 , 4 - 0 , 4 1 3 = 4,25 В.

Масштаб задающего канала, приводящий иа к 100 В,

ma =.100/ua= 100/4,25=23,5.

Коэффициенты

«2=1;

 

 

Ai=m0 /m=i23,5/48,3=0,409;

 

k3 = m„/mn =23,5/25= 0,94,

 

где m„ — масштаб, приводящий сигнал обратной

связи по напряже­

нию к задающему каналу,

 

 

Ян*»»

495-220

 

«н.з

380-11,4 =

25.

На рис. 4-9 показана вольт-амперная характеристика нелиней­ ного резистора, обеспечивающего формирование заданной механиче-

Рис. 4-7. Эквивалентная характеристика вход— выход генератора.

ской характеристики. Масштабы по осям абсцисс и ординат характе­ ристики соответственно равны:

г ш « 3 . т

0,01525-0,762

_

ти = kI V Я о « 0

0 , 2 0 3 0.0248-0,413

- ° - 2 3 '

где

8.7

 

 

ГА.

: 0,762;

 

 

220-0,0518

 

 

 

 

 

0.762

 

 

msm0rT

23,5 - 0,413 - 8 . 7~ 0 , 0 9 1

"

На рис. 4-10 приведена вольт-амперная характеристика нелиней­ ного элемента. Реализовать такую характеристику можно с помощью моста, к одной диагонали которого подведено напряжение /я/ш,

119

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ