7. Коррекция системы автоматического управления

Динамические показатели качества в значительной мере определяются инерционными свойствами звеньев САУ. К таким звеньям в рассматриваемом примере относятся ЭМУ, Г и Д, передаточные функции которых имеют довольно существенные значения основных постоянных времени.

Точность работы САУ также зависит от возмущающих воздействий, действующих на объект управления и силовые преобразователи. К таковым в рассматриваемом следящем электроприводе можно отнести колебания напряжения промышленной сети, вследствие чего изменяется скорость приводных двигателей, и изменения моментов сопротивления на валу двигателя.

Для уменьшения влияния инерционности и возмущений в САУ вводят местные обратные связи. Для расчета этих дополнительных контуров управления целесообразно использовать методику последовательной коррекции с подчиненным регулированием координат.

В используемой в качестве примера САУ можно ввести два внутренних вложенных друг в друга контура регулирования: один по напряжению генератора, второй по скорости электродвигателя. Организация этих обратных связей представлена на рис. 7.1.

Рис. 7.1. Реализация подчиненного регулирования

В данной схеме регулятор напряжения РН и регулятор скорости РС помещены между ФЧВ и УПТ, т.к. коррекцию удобнее реализовать на постоянном токе в слаботочной части прямого канала управления.

Здесь датчиком внутреннего контура является делитель напряжения, с которого часть напряжения подается на вычитающий вход РН. В качестве датчика скорости используется тахогенератор ТГ (со своим делителем напряжения), напряжение с которого поступает на вычитающий вход РС. Далее рассматривается методика последовательной коррекции с подчиненным регулированием координат для синтеза РН и РС.

7.1. Расчет контура регулирования напряжения

Структурная схема первого внутреннего контура представлена на рис. 7.2. Здесь - передаточная функция РН,- ПФ делителя напряжения.

Рис. 7.2. Структурная схема контура регулирования напряжения

В соответствии с методикой подчиненного регулирования координат внутренние контуры настраиваются по быстродействию на так называемый модульный оптимум, которому соответствует желаемая ПФ разомкнутой системы следующего вида

где – нескомпенсированная постоянная времени.

В качестве берется наименьшая постоянная времени синтезируемого контура, поэтому она часто называется малой постоянной времени. По существу– ПФ реального интегратора. При этом желаемая ПФ замкнутой системы определяется соотношением

т.е. представляет собой колебательное звено с незначительным коэффициентом демпфирования .

Переходная характеристика такого контура для с приведена на рис. 7.3. Из нее видно, что перерегулированиеи длительность переходного процессадостаточно малы. Точность такого контура приемлема, т.к. он обладает астатизмом первого порядка (в канале управления имеется один интегратор).

Рис. 7.3. Переходная характеристика желаемой системы

Возьмем в качестве нескомпенсированной постоянной времени постоянную времени обмотки уравнения ЭМУ, т.е. положим. Тогда желаемая ПФ разомкнутого контура будет иметь следующий вид:

Зададимся значением коэффициента передачи датчика напряжения , исходя из следующих соображений. Максимальное напряжение цепи обратной связи, подаваемого на РН, ограничим значениемпри максимальном значении напряжения генератора. Отсюда получим