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

в определении Гс .м . Одним из возможных способов опре­ деления Т*с является введение 7Y M =1 с как некоторого опорного параметра. Основная погрешность вносится блоком деления с инвертированием знака частного. Последнюю операцию для повышения точности можно не выполнять.

В ряде схем применяются дифференцирующие,интег­ рирующие и интегро-дифференцирующие контуры, вклю­ чаемые последовательно в основной канал усиления. При

синтезе параметров систем может оказаться необходи­ мым по известному выходному напряжению звена и0 определить требуемый для его отработки входной сигнал и. Задачи синтеза существенно упрощаются в связи с тем, что звенья набираются из постоянных резисторов и кон­ денсаторов.

Алгоритм синтеза относительно входного сигнала бу­ дет иметь вид:

(2-29)

Структурная схема модели для синтеза рис. 2-20. По сути дела она является вырожденной схемой рис. 2-18. Масштабы и для этого случая определяются аналогично описанному выше.

ГЛАВА ТРЕТЬЯ

СИНТЕЗ ПАРАМЕТРОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА НА АВМ В ДИНАМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ

3-1. ВХОДНОЙ УСИЛИТЕЛЬ

Расчет параметров схемы автоматизированного элек­ тропривода представляет собой сочетание частных реше­ ний— синтеза и анализа динамики отдельных типовых

70

звеньев. Вместе с тем синтез параметров каждой -кон­ кретной схемы имеет ряд особенностей, вытекающих из ее структуры, типов выбранных усилителей и дифферен­ цирующих звеньев, заданных динамических характери­ стик электропривода и т. п. Так как вопросы синтеза и анализа типовых звеньев нашли отражение в предыду­ щей главе, то здесь рассматриваются основные принци­ пы синтеза и последовательность вычислительных опера­ ций при расчете параметров входного усилителя для •принятой, ранее типовой обобщенной схемы рис. 1-2.

Выбирая для решения общей задачи расчета пара­ метров входного усилителя в качестве исходной обоб­ щенную структурную схему, рис. 1-2, следует провести •некоторые упрощения, которые приблизят ее к типовым. Упрощенную схему (рис. 3-1) следует рассматривать как основу для изложения принципов расчета. Поэтому ус­ ложнение ее большим количеством гибких обратных свя­ зей нецелесообразно. Как показывает анализ схем элек­ тропривода рис. 1-1, количество гибких обратных связей редко бывает больше двух. Не прибегая к упрощениям и сохраняя обобщения, исключим из рассмотрения все гибкие обратные связи, кроме охватывающих входной и промежуточный усилители. Первая из них обычно ли­ нейная, реализуемая с помощью цепочки RC. Для вто­ рой характерно применение дифференцирующего моста, построенного на обмотке возбуждения генератора, ис­ пользуемого в качестве преобразователя. Так как такой преобразователь при его полном использовании по на­ пряжению оказывается насыщенным, то дифференцирую­ щее звено также обладает нелинейной характеристикой: постоянная, времени будет зависеть от уровня возбуж­ дения генератора ии .

Рассмотрев принципы расчета параметров входного усилителя такой обобщенной схемы (рис. 3-1), ••нетрудно будетперейти к более сложной структуре автоматизиро­ ванного электропривода. Принципиально в схеме рис. 3-1 можно выделить четыре блока: электро­

ной усилитель. Если в первых трех блоках схемы все параметры известны, то параметры четвертого являют­ ся предметом синтеза.

Первый из блоков представляет собой комплекс уст­ ройств, определяющих формирование основных сигналов

71

обратных связей. В зависимости от задания динамиче­

£ н . м является исходной для расчета общего масштаба т 0 . Второй блок дает решение относительно сигнала уп­ равления преобразователя. Алгоритм синтеза для генера­

kz = гя/Яя — коэффициент приведения, где гв— сопротив­ ление обмотки возбуждения; Ra — полное сопротивление цепи возбуждения.

Структурная схема синтеза приведена на рис. 3-2. Третий блок представляет собой совокупность элемен­ тов, позволяющих рассчитать выходное напряжение входного усилителя, и объединяет промежуточный уси­ литель и гибкую обратную связь, охватывающую его. Алгоритм синтеза применительно к структурной схеме рис. 3-1 состоит из трех соотношений:

4 •>

В дальнейшем для упрощения записи произведение постоянной времени «а сумму коэффициентов приведе­ ния постоянных времени обмоток к основному входу будем обозначать верхним индексом, например -Т\ для промежуточного усилителя. При формировании струк­ турной схемы в (3-1) учтены знаки инвертирования

78

74

ческпх характеристик в различных режимах работы при­ вода или могут быть трудно реализуемыми. В этом случае задатчик входного напряжения не может быть универсальным и требует изменений при переходе от одного режима к другому, что может существенно ус­ ложнить узел управления. Тогда целесообразно перехо­ дить к такой структурной схеме, при которой для полу­ чения синтезированной характеристики u"B(t) использу­ ется нелинейность входного усилителя. Однако при такой постановке задачи неизвестны параметры усилителя. Это обусловливает необходимость положить в основу расчета безынерционный усилитель.

Двигатель

б)

Рис. 3-3. Структурная cxe^d электропривода для синтеза входного

сигнала.

a — без обратной связи; б — с обратной связью по напряжению.

Для предварительного приближенного синтеза к безинерционным могут быть отнесены любые маломощные МУ, постоянная времени которых обычно мала в срав­ нение с постоянными времени остальных элементов си­ стемы. Чтобы реализовать указанную возможность при заданном просто реализуемом законе изменения u3(t) (типа скачка.или линейного изменения во времени), не­ обходимо широкое изменение результирующего вход­ ного сигнала. Достичь этого наиболее просто путем вве­ дения внешней жесткой линейной отрицательной обрат­ ной связипо выходной координате^ скорости или напря-

76

Отсюда достаточно просто получается требуемая ха­ рактеристика входного усилителя и"ъ(и'ъ). Первое урав­ нение (3-3) может включать ряд сигналов внешних обратных связей или любой из них."Выбор характеристи­ ки усилителя, близкой к требуемой, не всегда возможен. Однако этот расчет позволяет оценить максимальную мощность входного усилителя и выбрать его по каталогу или спроектировать по установленным ^в результате син­ теза параметрам. Известные характеристики всех усили­ тельных звеньев позволяют с помощью аппарата теории автоматического регулирования выбрать параметры гибких обратных связей по условиям устойчивости си­ стемы автоматизированного электропривода в установив­ шемся режиме. Следовательно, известными оказываются параметры автономной гибкой обратной связи, если в неГі есть необходимость.

Исходными при синтезе параметров входного усили­ теля -являются известный закон изменения задающего сигнала и линейная жесткая отрицательная обратная связь по напряжению преобразователя. Несоответствие реальных характеристик усилителя синтезированным вынуждает искать решение в усложнении схемы, в пер­

вход усилителя подана жесткая внешняя отрицательная обратная связь по напряжению, следует осуществить синтез относительно параметров внешнего резистора, включенного в эту цепь, либо параметров делителя на­ пряжения с нелинейными характеристиками плеч. При таком синтезе необходимо учитывать влияние гибкой обратной связи, которая может охватывать промежуточ­ ный и входной усилители (рис. 3-2,в). Если осуществле­ на автономная гибкая обратная связь, то необходимо применить дифференцирующее устройство. Маломощные входные усилители определяют использование в качест­ ве дифференцирующих звеньев простейших цепей RC. Структурная схема синтеза дополняется узлом (рис. 3-2,0). Синтез параметров внешних резисторов в цепях управ-

77

ления усилителя или делителей напряжения с нелиней­ ными параметрами плеч в общем виде сводится % опре­ делению их вольт-амперной характеристики. Для дели­ теля напряжения параметры одного из резисторов зада­ ются. Алгоритм синтеза для указанных условий опре­ деляется соотношениями (1-17) и (1-18). Следовательно, для решения 'конечной задачи необходимо располагать зависимостью изменения напряжения на канале управ­ ления для отработки заданной динамической характери-. стики Uy(t). Выше указывалось, что формирование за­ данной динамической характеристики ведется путем последовательного усложнения схемы привода по резуль­ татам синтеза. Так, для структурной схемы входного усилителя рис. 3-3,6 алгоритм синтеза относительно сиг­ нала жесткой отрицательной обратной связи по напря­ жению имеет вид:

иг .в(""г.в). Любое последующее усложнение структурной схемы будет добавлять в правую часть первого уравне­ ния (3-4) член типа иу(и) согласно определенной ранее характеристике. Для упрощенной структурной схемы до­ бавляются члены uc(keu>), «т(іяЯо) и иц(и"ъ)- Анализ соотношений (3-2), (3-3) и (3-4) показывает, что для ускорения синтеза необходимо располагать схемой, по­ зволяющей осуществить расчет параметров любой из цепей управления при минимальной затрате времени на перекоммутацию. В качестве одного из вариантов такого решения предлагается ввести некоторый .обобщенный

+" а ( " " в ) !

78

Структурная схема синтеза параметров входного уси­ лителя представлена на рис. 3-2,е. Отключив отвыходного сумматора канал, моделирующий ту или иную связь, получим на выходе сигнал, соответствующий отработке заданной динамической характеристики при остальных известных параметрах. Так, для реализации (3-2) необхо­ димо отключить входы 42, 26, 31, 36, 38 и 40, а выходной

79

отличаться от последней не только по величине, но и по знаку. Поэтому по синтезированной характеристике можно указать такие области заданной динамической характеристики, на которых гибкая обратная связь дол­ жна отключаться, чтобы не искажать заданную динами­ ческую характеристику.

Рис. 3-4. К определению характеристики усилителя с уче­ том постоянной времени.

Зная «г . в ( Ѵ ' г . в) , можно переходить к синтезу парамет­ ров цепи обратной связи по току. При этом от суммато­ ра остаются отключенными входы 26, 34 и 38, а мас­ штабный коэффициент при блоке дифференцирования должен включать &*т .3 . На выходном сумматоре обра­ зуется сигнал ит(+). Это позволяет определить парамет­ ры делителя напряжения в этой цепи. Подобные опера­ ции теоретически могут продолжаться, пока вольт-ам­

при любом значении подведенного к потенциометру сигна- _ ла на вход усилителя не подается напряжение, т. е. цепь данного канала управления должна быть ра­ зорванной. Практически могут быть найдены, критерии оценки сигнала управления, не влияющего на формиро­

вание динамической характеристики.

80