EMS

Каждый вложенный контур «подчиняется» заданию вышестоящего. В системе три контура: конур тока (момента), контур скорости (частоты вращения), контур положения. Соответственно, каждый контур с помощью своего регулятора поддерживает на заданном уровне свою величину. Уставкой для внутреннего контура является обработанный сигнал ошибки с внешнего, поэтому такая система называется системой с «подчиненным управлением».

Вначале настраивается внутренний контур регулирования, затем следующий по структуре. При этом контуры настраиваются независимо друг от друга.

Ниже представлена схема САУ лабораторного стенда, с которой вы уже знакомы

При выполнении лабораторных работ, вы уже сталкивались с настройкой системы подчиненного управления, с необходимостью сначала настраивать регулятор внутреннего

контура, а затем внешнего.

Рассмотрим реализацию подчиненного управления за счет введения корректирующего устройства при помощи обратной связи.

Для реализации необходимо решить две задачи:

-получение математического описание корректирующего устройства

-физическая реализация корректирующего устройства

Вторую задачу мы рассмотрим на следующей лекции, а сейчас перейдем к первой.

Мы рассмотрим графоаналитический метод синтеза корректирующего устройства, основанный на анализе ЛАЧХ системы.

В курсе рассматриваются два вида корректирующих обратных связей, использующих сигнал с тахогенератора на валу двигателя:

-жесткая обратная связь (ЖОС),

-гибкая обратная связь (ГОС).

При ЖОС полоса пропускания скорректированной системы расширяется, то есть

ср.жел ср.исх

При ГОС наоборот - ср.жел ср.исх

По техническому заданию виды корректирующих устройств привязываются к типам используемых электрических двигателей, но так как передаточные функции двигателей не отличаются, то описание систем управления для разных видов коррекции не будет иметь существенных отличий.

Для синтеза корректирующего устройства методом ЛАЧХ необходимо сначала построить ЛАЧХ скорректированной системы, желаемую ЛАЧХ.

Для этого используются следующие правила:

- наклоны участков ЛАЧХ в области низких и высоких частот для

скорректированной системы равны наклонам соответствующих участков ЛАЧХ исходной системы;

-при построении низкочастотного участка желаемой ЛАЧХ следует учесть коэффициент усиления разомкнутой системы, который определяет ошибку системы в установившемся режиме, а его наклон определяется степенью астатизма системы.

-Величина частоты среза выбирается с учётом соотношения Tрег ≤ kπ/ωC, где K=F(σ);

-на частоте среза ωc наклон желаемой ЛАЧХ необходимо задавать равным -20дб/дек.

Протяжённость среднечастотного участка слева и справа от частоты среза должна быть равна 0.4 - 0.8 декады, что позволит обеспечить достаточный запас устойчивости по фазе и требуемое качество переходного процесса.

Желаемая ЛАЧХ скорректированной системы должна в возможно большем диапазоне частот совпадать с ЛАЧХ исходной системы, чтобы не усложнялась реализация корректирующего устройства.

Пусть p j

Для упрощения вида передаточной функции скорректированной системы рассмотрим две области частот:

Используем алгоритм 1) только между 1 и 3

Wос ( j ) Kк Kтг j - нужно найти параметры ПФ

Тк j 1

Tк 1 - определяем по частоте

2

А для определения коэффициента усиления перепишем алгоритм (1) Lос LW 2 Lp Lж и при 1 можем записать

Отсюда можно определить коэффициент передачи звена обратной связи. До частоты 1 и на частотах выше 3 исходная и скорректированные ЛАЧХ совпадают. Это

буде справедливо, если W2 ( j ) Wос ( j ) 1 . Выбранное корректирующее устройство

обеспечивает выполнение данного условия на указанных частотах. ГОС сужает полосу пропускания.

ср ж исх

Коррекция ЖОС (для систем с двигателем переменного тока)

Эту коррекцию мы рассмотрим несколько с другой позиции.

Так как данная коррекция охватывает двигатель, который по скорости описывается передаточной функцией в виде инерционного звена, то при ЖОС происходит уменьшение коэффициента усиления охватываемого звена и одновременно во столько же раз его постоянной времени Т.

Для компенсации уменьшения коэффициента передачи необходимо ввести в состав УПУ дополнительный усилитель К пу1 , показанный на рисунке. Усилитель Кпу2 численно

равен К упу , который был определен после оценки общего коэффициента передачи разомкнутой нескорректированной системы.

На рисунке показаны исходная и скорректированная ЛАЧХ системы с ЖОС. Здесь желаемая ЛАЧХ имеет излом, совпадающий с частотой среза, что обеспечивает требуемый запас по фазе.

Таким образом, находим kк и появляется дополнительный усилитель.

ЖОС расширяет полосу пропускания.

Быстродействие системы с ЖОС становится выше, чем системы с ГОС. Но с ГОС система реагирует на высокочастотные помехи, с ЖОС – нет.

УПУ – роль и место в следящей системе, реализация подчиненного управления

Рассмотрим реализацию подчиненного управления за счет введения корректирующего устройства при помощи обратной связи.

Для реализации необходимо решить две задачи:

-получение математического описание корректирующего устройства

-физическая реализация корректирующего устройства

У нас имеется математическое описание и подобранные элементы всей системы за исключением УПУ.

Wк ( р) Kк р

Тк р 1 или

Wк ( p) Кк

Задачи, которые ставятся перед УПУ зависят от типа исполнительного двигателя,

применяемого в следящей системе.

УПУ системы с двигателем постоянного тока.

Задачи:

-преобразование формы сигнала из амплитудно-модулированного в

постоянный

-достижение необходимого Кр за счет Купу

-реализация корректирующей обратной связи (подчиненное регулирование)

Ограничитель

Ограничитель ограничивает напряжение на входе операционного усилителя, если оно превышает допустимое значение.

Ограничитель делается на стабилитронах. Характеристика стабилитрона

Характеристика двух стабилитронов.

Таким образом, мы сами сознательно вводим в состав системы нелинейность типа «насыщение».

Далее рассмотрим демодулятор

Демодулятор

Используем однополупериодный демодулятор на транзисторах для восстановления из амплитудно-модулированного сигнала на выходе

сельсинной пары сигнала несущего информацию об изменении угла рассогласования.

Здесь представлен однополупериодный демодулятор на транзисторах. Подобно его работа рассматривалась в курсе по ЭСУ. Ниже показан его выходной сигнал, который раскладывается на аналоговый (усредненный) и переменный периодический сигнал с частотой первой гармоники раной несущей частоте.

kдм 1 0, 3

Именно переменный сигнал подвергается фильтрации. Фильтр создается с помощью Сф

Сочетание Rф Cф дает фильтр в виде инерционного звена с постоянной

времени Т ф RфСф .

Включение фильтра это добавление еще одного инерционного звена. Посмотрим, как выбрать постоянную времени фильтра, чтобы она не уменьшала бы запас по фазе скорректированной системы и далее оценить величину емкости конденсатора.