6. Классификация сар

6. 1.В зависимости от характера задающего воздействия САР делятся на три вида: системы стабилизации, системы программного управления и следящие системы.

В нашем случае задающее воздействие изменяется по заранее известному закону. Т. е. задачей данной системы является стабилизация выходной величины, для которой характерно: U(t) =U₀=const,M_c(t) =var(для х. х.M_c(t) =const).

6. 2. Система имеет жесткую неизменную структуру с постоянным законом и принципом регулирования. Следовательно рассматриваемая система относится к классу детерминированных САР.

6. 3. В зависимости от количества выходных координат объекта управления, САУ делятся на одномерные и многомерные. В данном случае мы обеспечиваем регулирование одной величины – частоты вращения ДПТ, значит имеем дело с одномерной САР.

6. 4. В зависимости от видов, используемой управляющим устройством информации информации: разомкнутые и замкнутые системы.

Рассматриваемая система является замкнутой, т. к. на вход управляющего устройства (сумматор) подаётся одновременно задающее воздействие U_у(t) иU_тг(t), оценивающее выходную величину, образуя тем самым замкнутый контур.

6. 5. В зависимости от свойств звеньев САУ: линейные и нелинейные. Линейные системы описываются линейными уравнениями, не содержащих нелинейных звеньев, например, насыщения генератора. Для линейных систем справедлив принцип суперпозиции по отношению к внешним воздействиям.

Данная система описывается линейными дифференциальными уравнениями и не содержит существенно нелинейных звеньев, поэтому можно считать её линейной.

6. 6. В зависимости от действия составляющих систему звеньев: непрерывного действия и дискретного действия.

Приведённая САУ является системой непрерывного действия, т. к. она состоит только из звеньев, выходная величина которых изменяется плавно, при плавном изменении задающего воздействия (входной величины).

6. 7. В зависимости от изменения параметров во времени: стационарная и нестационарная системы.

Т. к. параметры не изменяются во времени и реакция системы на одно и тоже воздействие не зависит от момента приложения этого воздействия, то можно сказать, что рассматриваемая система является стационарной.

6. 8.Система непрямого регулирования, т.е. в состав САР входит корректирующее устройство и усилитель, энергия которого используется для формирования регулирующего воздействия.

6. 9.В зависимости от способности приспосабливаться к изменениям условий работы: адаптивные и неадаптивные.

Данная система является неадаптивной (обыкновенная), т. к. не имеет свойства автоматического управления по изменяющимся условиям работы и улучшения работы по мере накопления опыта. Требует настройки при наличии каких – либо изменений.

7. Аналитическое описание процессов в сар

7. 1. Корректирующее устройство:

7. 2.Электронный усилитель:

7. 3. Электромашинный усилитель (ЭМУ):

Т. к. ЭМУ имеет два усилительных каскада (ступени), запишем уравнения для каждого каскада, учитывая, что они обладают инерционностью.

Первый каскад: (7.1)

Уравнение намагничивания 1-го каскада: (7.2)

Подставим уравнение (7. 2.) в (7. 1.):

(7.3) , где

(7.4) - проводимость контура; - дифференциальный оператор;

Т_у– постоянная времени управления,;

L_уиR_у– параметры обмотки управления.

Второй каскад: (7.5)

Намагничивание 2-го каскада: (7.6)

Подставим (7.6) в (7.5):

(7.7) , где

- проводимость короткозамкнутой цепи:

- постоянная времени короткозамкнутой цепи.

С учётом уравнений (7.3) и (7.7) получаем:

(7.8)

7. 4.Тахогенератор.

W_тг(p) =k_тг(7.9) - представляет собой коэффициент пропорциональности между частотой вращения тахогенератора и наводимой в нём ЭДС.

7. 5. Двигатель постоянного тока (ДПТ):

Для ДПТ составим 2 дифференциальных уравнения, описывающих его поведение.

Уравнение равновесия цепи возбуждения ДПТ:

(7.10)

Уравнение цепи якоря ДПТ:

(7.11)

Уравнение равновесия моментов: (7.12) , где

(7.13) - момент вращения ДПТ;

(7.14)

Подставим (7.13) в (7.12):

(7.15)

J– момент инерции, относительно оси двигателя;

С`_м– постоянная машины (по моменту).

Выражаем из (7.15) якорный ток i_я:

(7.16)

Далее подставим (7.16) в (7.11):

(7.17)

(7.18) , где

М_ном– номинальный вращающий момент;

I_я– номинальный якорный ток.

(7.19) , где

U_ном– номинальное значение напряжения двигателя;

U_хх– скорость холостого хода;

(7.20) - постоянная времени якорной цепи;

(7.21) - электромеханическая постоянная времени ДПТ.

Подставим в (7.17) уравнения (7.18), (7.19), (7.20) и (7.21):

(7.22)

а) Передаточная функция по управляющему воздействию:

, где

- коэффициент передачи по задающему воздействию.

(7.23)

б) Передаточная функция по возмущающему воздействию:

, где

- коэффициент передачи по возмущающему воздействию.

(7.24)