- •Глава 15. Типовые системы регулирования электроприводов постоянного тока
- •15.1. Системы регулирования скорости
- •15.2. Синтез контура регулирования тока
- •15.3 Синтез контура скорости, настроенного на мо
- •15.4 Синтез контура скорости, настроенного на симметричный оптимум (со)
- •15.5. Ограничение тока якоря в двухконтурных системах регулирования скорости
- •15.7. Замкнутые системы регулирования положения
- •15.7.1 Синтез срп, работающих в следящем режиме
- •15.7.2. Точностные характеристики оптимизированных контуров регулирования положения
- •15.8. Синтез срп, работающих в режиме позиционирования
15.8. Синтез срп, работающих в режиме позиционирования
В режиме позиционирования СРП перемещает рабочий механизм в задаваемые положения и устанавливает его в этих положениях с требуемой точностью (точность позиционирования). Кроме точности позиционирования, одним из основных показателей качества системы позиционирования является характер переходного процесса в окрестности заданной координаты и время перемещения в заданное положение. Требуется, чтобы переходный процесс в окрестности заданной координаты был апериодическим, т.е. без перегулирования, а время перемещения рабочего механизма из исходного положения в заданное было бы минимизировано за счет оптимальной формы траектории движения.
Характер переходного процесса при завершении позиционирования определяется настройкой контура регулирования положения. Формирование траектории движения между исходной и конечной точками позиционирования осуществляется за счет выбора формы регулировочных характеристик регулятора скорости и регулятора положения и ограничения координат тока и скорости. В зависимости от технологического процесса система позиционирования может осуществлять малые, средние или большие перемещения.
В режиме малых перемещений система работает без ограничения координат тока и скорости. Поэтому она должна рассматриваться как линейный следящий электропривод, у которого контур положения настроен на МО с коэффициентом настройки амсл=46, когда достигается апериодический переходный процесс.
В режиме средних перемещений система работает с ограничением тока якоря на уровне Iядоп, но без ограничения скорости.
В режиме больших перемещений система работает с ограничением тока якоря и ограничением скорости на допустимом уровне максн. Допустимая максимальная величина скорости электродвигателя определяется его техническими характеристиками, а требуемый уровень ограничения скорости определяется технологическим процессом рабочего механизма.
Ограничение тока якоря и скорости электродвигателя обычно реализуется за счет ограничения сигналов uзт и uзс на выходе регуляторов скорости и положения.
Рис.15.18. Расчетная структурная схема позиционного электропривода
Расчетная структурная схема системы позиционирования приведена на рис.15.18. На рис.15.19 и рис.15.20 приведены переходные процессы отработки среднего и большого перемещений, когда Мс0.
Процесс отработки средних перемещений протекает в два этапа. На первом этапе электропривод разгоняется с максимальным ускорением р до скорости П переключения, когда ток якоря и ускорение меняют свой знак в момент прохождения сигнала на входе РС через нольuурс=uзс-кС.
Рис.15.19.
Переходные процессы отработки среднего
перемещения SЗ Рис.15.20.
Переходные процессы отработки большого
перемещения SЗ
С этого момента начинается процесс торможения с максимальным замедлением Т до тех пор, пока система не войдет в линейную зону при подходе к заданной координате. Окончание позиционирования протекает в линейной зоне и имеет затухающий апериодический характер.
При отработке больших перемещений электропривод с максимальным ускорением р разгоняется до максимальной скорости макс и с этой максимальной скоростью движется к заданной координате. При этом ускорение =0. В момент, когда сигнал управления на входе РС проходит через ноль, то есть
uурс=uзс-кСмакс=0
электропривод переходит в режим торможения, ток якоря и ускорение Т становятся отрицательными и максимальными. При подходе к заданной координате система входит в линейную зону, и процесс позиционирования завершается так же, как и при отработке средних перемещений.
Так как при настройке контура положения на МО система является статической относительно возмущения по моменту, то точность позиционирования зависит от величины коэффициента усиления регулятора положения КРП и от момента сопротивления Мс. Чтобы система точно перемещала рабочий механизм в заданное положение, величина коэффициента усиления КРП должна определяться соотношением
, (15.63)
где 0 – ускорение торможения при Мс=0.
И
Рис.15.21.
Регулировочная характеристика
параболического регулятора положения
, (15.64)
где: Т - скорость электропривода при торможении в процессе позиционирования,
SТ=S-Sзп - ошибка по перемещению в режиме торможения,
Т - ускорение торможения, определяемое динамическим коэффициентом параболического регулятора положения,
signSТ - знак ошибки по перемещению в режиме торможения.
Исходя из Т, находится величина uзст=кСТ, и формируется регулировочная характеристика РП.
Теоретически при малых заданиях Sзп параболический регулятор должен иметь очень большой коэффициент усиления, что недопустимо исходя из требований к качеству переходного процесса позиционирования. Поэтому для малых Sзп параболический регулятор выполняют с линейной частью, характеристики которой КРП= КРПМО. В этом случае минимизируется время позиционирования при средних и больших значениях и обеспечивается хорошее качество переходных процессов в окрестности точки позиционирования.