СКЕ_1 / Модуль4. Регулирование ЭДС и положения электропривода

дотягиванием (рис. 10.7), но перерегулирования, нежелательного в системах позиционирования, не будет.

Перемещения, превышающие настроечное, относятся к большим. После достижения двигателем номинальной скорости рассогласование на входе регулятора положения еще достаточно велико, чтобы РП не вышел из ограничения. Средняя часть перемещения отрабатывается с постоянной, равной номинальной, скоростью и график скорости имеет вид трапеции (рис. 10.7).

При отработке средних перемещений требуемый коэффициент усиления РП зависит от величины задания на положение. В результате этого перемещения, меньшие настроечного отрабатываются с дотягиванием, большие настроечного – с перерегулированием.

21

Близкий к треугольному график скорости при любом, отличном от настроечного, значении перемещения можно получить при использовании РП с параболической характеристикой, воспроизводящей уравнения (10-22):

квадратные из заданных величин.

Рис. 10.8. Отработка средних перемещений параболическим регулятором

требовалось доказать.

22

Преобразователь с соответствующей нелинейной характеристикой (рис. 10.9, кривая ОАВ) должен включаться в цепь обратной связи регулятора положения или в контур регулирования положения (рис. 10-10).

Рис. 10.10. Схемы включения функционального преобразователя в регуляторе положения

При uзп −uосп → 0 коэффициент усиления регулятора положения теоретически должен стать бесконечно большим (при малых значениях

аргумента наклон касательной к параболе стремится к π , а dy → ∞). Попытка

2 dx

использования характеристики (10-32) привела бы к неустойчивости системы в согласованном положении. Чтобы избежать этого участок ОА характеристики РП делают линейным. Угол наклона определяется коэффициентом усиления РП, соответствующим настройке контура положения на модульный оптимум:

Точке сопряжения соответствует провал в кривой тока.

При малых рассогласованиях на входе РП (линейный участок ОА кривой ОАВ) контур положения настроен на модульный оптимум. В связи с этим

23

отработка заданного перемещения может происходить с перерегулированием по положению. Перерегулирование может быть недопустимо по технологии работы привода или нежелательно из-за увеличения времени регулирования и ударов при выборе люфтов в механической части привода. Для исключения перерегулирования Крп должен быть уменьшен так, чтобы после вхождения в

зону линейного участка траектории движения система попадала в точку нулевого рассогласования.

10.4. Установившаяся ошибка по положению

Для определения статической ошибки по положению определим передаточную функцию системы позиционирования по возмущению. Предполагается, что регуляторы скорости и положения пропорциональные.

Рис. 10.11. Структурная схема системы регулирования положения Перенесем обратную связь по скорости через регулятор положения и

интегратор. Преобразованная структурная схема изображена на рис. 10.12.

Рис. 10.12. Преобразованная структурная схема системы регулирования положения

Передаточная функция системы регулирования по возмущению:

24

положения при линейном и параболическом регуляторах.

10.4.1. Линейный регулятор положения

Коэффициент усиления регулятора положения

25

10.4.2. Параболический регулятор положения

Коэффициент усиления регулятора положения

Для ликвидации статизма по нагрузке контур скорости выполняется с ПИрегулятором. С целью уменьшения ошибки при слежении, применяют двукратно интегрирующую систему регулирования положением.

10.5. Особенности работы контура положения, обусловленные инерционностью контура тока и ограниченным коэффициентом усиления регулятора скорости

Поскольку скорость при отработке перемещения нарастает и спадает с постоянным ускорением, определяемым уровнем ограничения РС, то качество позиционирования зависит от характера переходных процессов в трех точках:

•пуск двигателя, насыщение регулятора скорости;

•переход от разгона к торможению;

•выход регулятора скорости из насыщения в конце торможения.

На величину перерегулирования наиболее сильно влияет переход от разгона к торможению. Несвоевременное начало торможения приводит к апериодическому или колебательному процессу выхода на заданное

26

перемещение. Ситуация осложняется тем, что в реальной системе переход от разгона к торможению происходит не мгновенно по двум причинам: в силу ограниченной величины коэффициента усиления РС и вследствие инерционности контура тока.

Рассмотрим процесс пуска и перехода к торможению при отработке перемещения по треугольной тахограмме с учетом инерционности контура тока.

Пусть передаточная функция замкнутого контура тока:

Скорость вращения при этом:

При t > (3 ÷4)Tт ускорение достигает установившегося значения, а

скорость изменяется по прямой 2 (рис. 10.13), сдвинутой вправо от начала координат на время τ1 +Tт.

27

1- регулятор тока безинерционный;

2- учтена инерция контура тока, Крп настроен на отрабатываемое

перемещение; 3 - учтена инерция контура тока, Крп уменьшен

28

Скорость, с которой начнется торможение, больше, чем в идеальной системе. Так как замедление при торможении в обеих системах равно (M тах + Mc)J , то в момент достижения приводом заданного положения

скорость отлична от нуля (рис. 10.13). Неизбежным следствием этого будет перерегулирование по положению.

Для устранения этого явления надо начинать торможение раньше, чтобы происходило одновременное обнуление рассогласования по положению и скорости при выходе на заданное перемещение. Один из путей достижения этого – снижение коэффициента усиления регулятора положения. В этом случае при том же рассогласовании по положению задание на скорость уменьшится и, соответственно, уменьшится скорость, с которой начнется торможение (кривая 3 на рис. 10.13, 10-14).

Переходные процессы в системе регулирования положения со сниженным коэффициентом усиления приведены на рис. 10.13 (линейный РП) и рис. 10.15 (параболический РП).