9.3 Настройка двухмассовой системы с корректирующими устройствами
Будем исходить из следующих предпосылок:
– в двухмассовой системе существует практическая возможность введения корректирующих связей по току якоря, скорости двигателя и скорости исполнительного вала. Поскольку жесткие связи по двум первым координатам введены, а возможность введения жесткой связи по скорости исполнительного вала обсуждались выше, будем рассматривать гибкие связи;
– учитывая практические трудности многократного дифференцирования выходных сигналов измерителей тока и скорости, ограничимся рассмотрением сигналов по первым производным, сделав исключение для сигнала по второй производной от скорости исполнительного вала, который с определенным приближением может быть реализован в двухмассовой системе как сигнал по разности скоростей двигателя и исполнительного вала;
– будем считать, что дополнительные обратные связи вводятся на вход регулятора скорости, что позволяет сохранить принцип ограничения тока якоря за счет ограничения выходного напряжения регулятора скорости.
При рассмотрении способов коррекции считается, что обратной связью по ЭДС двигателя можно пренебречь /2/. Рассмотрим случай, когда быстродействие токового контура велико (Wiз(p)≈1) и постоянная времени фильтра тахогенератора мала по сравнению с Ту. Фрагмент СПУ, построенной с учетом этих допущений показана на рисунке 2.6.
Рис. 21 Фрагмент структурной схемы регулирования скорости двигателя при отсутствии малых постоянных времени
Далее рассмотрим некоторые способы коррекции.
9.4. 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
;
(9.16)
.
( 9 .17)
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.
9.5. Обратная связь по второй производной от скорости исполнительного вала или по разности скоростей
Применение данной ОС целесообразно когда γ<γ0, при этом Woc1(p)=Tос12р2; Woc2(p)=Woc3(p)=0. Для получения необходимого характера изменения скорости нужно выбрать:
,
(9.18)
.
(9.19)
Длительность переходного процесса при рассматриваемой настройке в (γ0/γ)1/2 раз больше, чем при введении сигнала по первой производной. Коэффициент усиления регулятора скорости приходится сделать в (γ0/γ)3/2 раз 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 21, Woc1(p) = Woc2(p) = βрс; Woc3(p) =0. В этом случае βрс надо выбрать а коэффициент обратной связи сделать по формуле
.
(9.20)
К сожалению, качество работы такой системы при возмущающем воздействии значительно ниже, чем при введении сигналов по второй производной.