Увеличение запаса устойчивости и быстродействия системы

Обеспечение запаса устойчивости имеет основное значение. Это объясняется тем, что стремление уменьшить ошибку системы приводит, как правило, к необходимости использования таких коэффициентов передачи, при которых замкнутая система оказывается неустойчивой.

Для обеспечения требуемых качественных показателей в систему вводят корректирующие звенья, которые изменяют динамику системы в нужном направлении.

В тех случаях, когда корректирующие звенья используются именно для получения устойчивости или для повышения запаса устойчивости, они называются демпфирующими звеньями (англ. damp – затухать, заглушать).

Достижение необходимого быстродействия обычно обеспечивается аппаратно – выбором соответствующих элементов системы (исполнительные органы, усилители, двигатели и т.д.)

Корректирующие звенья можно ввести тремя путями:

• последовательно;

• параллельно;

• встречно-параллельно (обратной связью).

На структурной схеме это будет выглядеть следующим образом:

Рис. 30. Варианты включения корректирующих звеньев: 1 – последовательно; 2а – параллельно; 2б – обратной связью

Результирующие передаточные функции системы с последовательной, параллельной коррекцией, а также с обратной связью соответственно равны

;  ;.

В последнем отношении знак минус соответствует положительной обратной связи, а знак плюс – отрицательной обратной связи.

Использование того или иного способа включения (последовательного, параллельного или с обратной связью) определяется удобством технического осуществления, а также типом корректирующего устройства (пропорциональное, интегрирующее или дифференцирующее).

Звенья последовательного типа удобно применять тогда, когда в системе управления используется сигнал в виде напряжения постоянного тока.

Звенья параллельного типа удобно применять в случаях управления по производным от ошибки.

Обратные связи нашли наибольшее распространение в силу простоты технической реализации.

Корректирующие звенья во всех случаях можно реализовывать на операционных усилителях (ОУ). Их называют активными корректирующими устройствами, поскольку ОУ содержит источник электродвижущих сил. Подробно типовые корректирующие устройства на ОУ рассмотрены в [2].

Последовательная коррекция

Структурная схема системы при последовательной коррекции представлена на (Рис.31).

Рис. 31.Схема включения последовательного корректирующего звена в системе ТП-Д.

Передаточная функция скорректированной системы в таком случае равна произведению

.

Соответственно, для логарифмических амплитудных характеристик, это выражается равенством

,

поскольку , а логарифм произведения двух величин равен сумме логарифмов сомножителей.

Коррекция обратной связью

Обратные связи в электроприводе вводятся для повышения жёсткости механических характеристик, а также обеспечения заданной устойчивости системы в зависимости от требований, предъявляемых к технологическому процессу.

Решение об использовании обратных связей принимается после исследования системы на устойчивость. Существуют различные виды обратных связей. Прежде всего, их принято разделять на положительные и отрицательные. ОС делят также по «параметру замыкания»: ОС по скорости, ОС по току, ОС по напряжению, ОС по положению и т. д.

При совместном рассмотрении структурной схемы системы и структурной схемы ДПТ можно выделить такие «параметры замыкания» как частота вращения двигателя , ток якоряи напряжение на якоре.

В электроприводе существуют типовые ОС по этим «параметрам замыкания»:

• ООСС – отрицательная обратная связь по скорости;

• ООСН – отрицательная обратная связь по напряжению;

• ПОСТ – положительная обратная связь по току.

Для получения информации о «параметрах замыкания» используют соответствующие датчики:

• датчик – тахогенератор;

• датчик – шунт в цепи якоря;

• датчик – резисторный делитель напряжения.