7.1. Обратная связь по производной от скорости исполнительного вала
Введение обратной связи по производной
от скорости исполнительного вала
приводит к эффекту, эквивалентному
увеличению коэффициента соотношения
масс. Следовательно, в системе без малых
постоянных времени при γ<γ0, где
при настройке на модульный оптимум /2/,
можно, вводя обратную связь по
производной от скорости исполнительного
вала, получить плавные переходные
процессы. Коэффициент усиления регулятора
скорости и глубина обратной связи
определяются по формулам (33) и (34)
соответственно
;
(33)
.
(34)
При
статическая ошибка в системе с
П-регулятором оказывается соизмеримой
с динамическим отклонением скорости,
что делает целесообразным использование
ПИ-регулятора скорости. Расчеты
показывают, что можно выбрать βрс согласно (34), а τрс=Ту.
Структурная схема системы управления
показана на рисунке 7, при
этом Woc1(p)=Tос1р;
Woc2(p)=Woc3(p)=0.
7.2. Обратная связь по второй производной от скорости исполнительного вала или по разности скоростей
Применение данной ОС целесообразно когда γ<γ0, рисунок 9, при этомWoc1(p)=Tос12р2; Woc2(p)=Woc3(p)=0. Для получения необходимого характера изменения скорости нужно выбрать:
,
(35)
.
(36)
Длительность переходного процесса при рассматриваемой настройке в (γ0/γ)1/2раз больше, чем при введении сигнала по первой производной. Коэффициент усиления регулятора скорости приходится сделать в (γ0/γ)3/2раз меньше, что сказывается на значении статической погрешности. Однако при γ, близких к 1, обратная связь может быть реализована при малых постоянных времени, которые значительно превышают значение, допустимое для системы с обратной связью по первой производной. Основная трудность состоит в реализации второй производной от напряжения тахогенератора. В отношении качества переходного процесса по управлению тот же результат может быть получен, если на вход регулятора скорости ввести сигнал, пропорциональный разности скорости двигателя и приведенной к двигателю скорости исполнительного вала, рисунке 7,Woc1(p) = Woc2(p) = βрс; Woc3(p) =0. В этом случае βрс надо выбрать в соответствии с (2.49), а коэффициент обратной связи сделать по формуле
. (37)
К сожалению, качество работы такой системы при возмущающем воздействии значительно ниже, чем при введении сигналов по второй производной.
7.3. Обратная связь по производной от скорости двигателя
Применение такой ОС оказывает на систему воздействие, эквивалентное уменьшению коэффициента соотношения масс, т.е область её применения – системы с γ>γ0. Структурная схема показана на рисунке 7, при этом Woc2(p)=Tос2р; Woc1(p)=Woc3(p)=0.
Если стремиться к переходному процессу, соответствующему γ0, надо выбрать
;
.
(38)
Выигрыш от введения обратной связи по производной от скорости двигателя тем больше, чем выше значение γ по сравнению с γ0. Однако с повышением частоты Ту-1увеличиваются и трудности реализации связи из-за влияния малых постоянных времени.
Подводя итоги сказанного, можно сделать следующие выводы по настройке системы регулирования скорости с подчиненным токовым контуром, если условия пренебрежения упругостью не выполняются:
Если γ=3÷10 нужно стремиться настроить систему без введения дополнительных ОС, согласно пункт 1 таблицы 3. Если это невозможно по условиям устойчивости, то придется снижать быстродействие системы, уменьшая βрс.
При γ>10 наилучший эффект дает применение ОС по производной от скорости двигателя. Если реализация связи невозможна из-за значительных малых постоянных времени, можно либо применить регулятор скорости с передаточной функцией (32), либо уменьшать быстродействие токового контура путем снижения βрт(пункты 4 и 3 таблицы 3) или введением обратной связи по производной от тока якоря двигателя.
При γ=1÷3 наибольший эффект дает применение обратной связи по производной от скорости исполнительного вала. Если это невозможно, нужно, особенно при γ<1,5÷2, использовать двукратное дифференцирование или ввести связь по разности скоростей.
Использование остронастроенного фильтра. Однако следует иметь ввиду высокую чувствительность такого
способа коррекции к нестабильности параметров системы и самого фильтра.