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

собой трапецеидальную динамическую характеристику inRo='f(t), формируемую для ряда производственных механизмов с 'Постоянным моментом нагрузки и соответ­ ствующую изменению скорости двигателя во времени, близкому к идеальному при ограничении первой и вто­ рой производной скорости. Наклон стороны трапеции характеристики 2 зависит от инерционности цепи управ­ ления и якорной цепи электропривода.

> Построение схемы модели при задании inRa=f(t) осуществляется по (1-27), однако, учитывая, что момент нагрузки будет зависеть от ряда параметров, удобно предварительно записать его в виде

MaR<>- Т « + ^ [ - И ( < А -

)

(2-4)

Для построения полной модели необходимо распола­ гать тремя нелинейными блоками для введения времен­ ных функций, двумя нелинейными блоками для состав­ ляющих момента, являющихся функциями скорости и пути, двумя интеграторами для формирования kea и ее интеграла, а также двумя сумматорами для получения суммарного момента и э. д. с. преобразователя. Струк­ турная схема модели, составленная по (1-27), приведе­ на на рис. 2-5 (номера масштабных блоков аналогичны рис. 2-2).

Модель существенно упрощается, если рассматрива­ ются конкретные приводы даже с достаточно сложной нагрузкой. Так, например, для привода ножниц с кру­ говым резом и безынерционным преобразователем не­ обходимо располагать при нагрузочной характеристике (рис. 2-6,а) динамической характеристикой рис. 2-6,6. При построении последней определяются времена U и tz, соответствующие началу (ai) и концу (аг) реза. Обычно привод снабжен устройством для жесткого ограничения

рис. 2-5 существенно упрощается: исключаются нели­ нейные блоки 2, 4, 5, сумматор / и связанные с ними масштабные блоки — внутренние и автономные, а так-

40

рис. 2-5 — производственные механизмы с небольшой нагрузкой, неизменной в пере­ ходных процессах .

Структурная схема модели автоматизированного электропривода является в известной мере автономной и используется в сочетании с набором других схем при синтезе параметров. Погрешность расчетов на матема­ тической модели вообще и при выполнении синтеза па­ раметров автоматизированного электропривода в частности зависит от рационального выбора масшштабных коэффициентов, основанного на следующих положениях:

1) переменные не должны выходить за пределы

100 В, допустимых для типовых операционных усилите­ лей;

42

2) максимальное значение напряжения на входе не­

интегратора, блока умножения или нелинейного •блока); 3) максимальное напряжение сумматоров должно быть равно или близко предельному значению напря­

жения операционных усилителей; 4) нагрузка операционных усилителей не должна

превышать величины, допустимой по техническим усло­ виям.

Для удовлетворения первого условия введем долевые значения переменных. Выберем в качестве основной ве­

в схему извйе и образованные в самой схеме, то ни од­

введения повышающих масштабов, приводящих все пе­ ременные, подаваемые на вход нелинейных блоков, и выходные напряжения этих блоков к 100 В. Последние в некоторых случаях целесообразно приводить к мень­ шему напряжению, что связано с последующей вычис­ лительной операцией. Такое изменение максимального значения і-й переменной до 100 В в общем виде опреде­ ляется соотношением

Использование таких масштабов для нелинейных блоков приводит масштабные коэффициенты к единице.

На входе сумматоров и интеграторов максимальная величина входного сигнала также не должна превышать 100 В. С другой стороны, эта величина не должна быть малой, чтобы не снизить точности расчетов. Поэтому, определив максимум переменной, поданной на вход сум­ матора или инвертора, вводим масштаб, вычисленный по (2-6). Тогда при снятии всех сигналов, действующих встречно с максимальным, не произойдет перегрузки

43

выхода операционного усилителя; с другой стороны, их разность будет максимально повышена. Этим выполня­ ется третье положение.

Соблюдение четвертого положения сводится к раз­ грузке предыдущих операционных усилителей. Это вы­ полняется путем установления инверторов перед нели­

времени, можно применить несколько параллельных задатчиков временных функций.

Эти общие положения являются отправными^для выбора масштабов не только-при решении задач синте­ за в динамике, но и при решении задач синтеза и ана­ лиза в статике, а также в случае синтеза методом мно­

ма точно определить максимальную переменную глав­ ной цепи JEVI.M. Практически в ( 1 -23) необходимо найти максимальные величины и их просуммировать. Однако

максимальная э. д. с. источника регулируемого напря­ жения определяется алгебраической суммой

а для рационального закона регулирования (рис. 2-1,6)

ЕЯж ='^во)''+'/я.м^?0.

Если исходить из соображений унификации расчетов и выбирать с некоторым запасом масштаб переменной-, вырабатываемой блоком, то членом T0dzkè(ù/dtz можно пренебречь. Сравнивая два других члена, нетрудно уста­ новить, что в подавляющем большинстве случаев

Следует также исходить из того, что двигатель ис­ пользуется по перегрузочной способности. При этом

44

протекающий по его якорю ток не должен превышать максимально допустимой величины /Я.М=аЛІ.Н, где К — перегрузочная способность двигателя.

Максимум тока / я . м определяет предельную величи­ ну падения напряжения в якорной цепи. По своему аб­

к дальнейшему ее уменьшению. Естественно, что опери­ рование малыми напряжениями при их суммировании, интегрировании, дифференцировании и функциональ­ ном преобразовании с помощью блоков аналоговых вы­ числительных машин вносит существенные погрешности в результаты и осложняет настройку нелинейных' бло­ ков. Поэтому в расчеты необходимо ввести второй мас­ штаб, повышающий максимальную приведенную величи­ ну падения напряжения до 100 В. Вместе с тем необхо­ димо предварительно оценивать возможность настройки нелинейного блока на резкопеременных участках функ­

ются взаимосвязанными и следует выбирать путь наибо­ лее простой, проверяя точность решения в последую­ щем. В рассматриваемом, случае следует ограничивать величину /ПоЛі.гА (100 В) и проверять возможность на­ стройки нелинейного " блока. Поэтому вычисление мас­ штаба Ія.ъДо выполняется по соотношению

Этот же масштаб используется для приведения к ма­ шинным переменным величины М<Д0І1ім, что позволяет в узле формирования момента сопротивления для схем рис. 2-2 и 2-5 получить масштабные коэффициенты &э=

=Äio=Äii= 1.

Коэффициент ke должен быть рассчитан таким обра­ зом, чтобы интеграл в пределах от нуля до значения, соответствующего полному времени переходного про-

45

и 2-7). Общими для обеих схем являются также коэф­

Коэффициенты fen и fe2o могут 'быть приняты равны­ ми единице. Однако в случае неудобства отсчета AU или Af/д для них вводятся масштабы

5 остаются неизменными и равными единице. Коэффи­ циент fei3, выбранный по (2-10), определяет следующие связанные с ним коэффициенты: fee—1 в связи с приведе­

46

в определений выходной величины масштабного блока, •исходя из выражения

дение •масштабов іщші значительно больше единицы. Та­ ким образом облегчается настройка нелинейного блока. При этом выборе ординат коэффициент kn будет равен единице. По тем же соображениям удобно выходную ве­ личину нелинейного блока 3 устанавливать равной

BT»mt Sp-'

что позволяет принять Аів='1.

Если абсолютное значение выходной величины рас­ сматриваемого блока будет мало, но им по тем или иным причинам невозможно пренебречь, то необходимо ввести масштаб в соответствии с (2-6). Для данного случая

ются по (2-10), чтобы сохранить равным единице коэф­ фициент ki5. Коэффициент £іб аналогично предыдущему либо равен единице, когда выходная величина нелиней­ ного блока 2 настраивается на

dt

либо подсчитывается по і(2-13). В последнем-случае мас­ штабный коэффициент Отіб определяется по (2-6).

Общим для о.беих схем является масштабный коэф­ фициент перед входным интегратором, на выходе которо­ го образуется напряжение, пропорциональное машин­ ному времени. Величина этого коэффициента

Для удобства расчетов в табл. 2-1 приведены значе­ ния коэффициентов для обобщенных структурных схем

.моделей синтеза рис. 2-2, 2-3, 2-5, 2-7.

Таблица 24

К о э ф ф и ц и е н т ы М а с ш т а б н ы х б л о к о в д л я с т р у к т у р н ы х с х е м р и с . 2-2, 2-3, 2,5 2,7

48