6.2 Суп механизма в режиме позиционирования

Настройка в режиме малых перемещений

Позиционирование – режим работы СУП, при котором задачей системы является перемещение рабочего органа механизма из одного фиксированного положения в другое. При рассмотрении позиционной системы различают (рисунок 6.1) :

а) малые перемещения, при которых ни один из регуляторов не ограничивается и система работает как линейная ;

б) средние перемещения, при которых отработка происходит при ограничении РС, т.е. при ограничении якорного тока, но участок работы с постоянной скоростью отсутствует;

в) большие перемещения, при отработке которых двигатель в течении определенного времени работает на установившейся скорости в результате ограничения РП, а РС ограничивается при разгоне и торможении.

Рисунок 6.3 – Структурная схема системы регулирования положения

Будем рассматривать настройки контура положения в о.е, базовые значения Мб=Мн,

;и;,

где Rзс иRc–входные сопротивления РС.

Базовое значение угла – угол, на который повернётся исполнительный вал при постоянной скорости двигателя за время. Тогда угол поворота черезвыразиться в о.е,(уравнение связывающее скорость двигателя и угол поворота).

Если в аналоговом контуре положения принять за базовое значение напряжения фазо-чувствительного выпрямителя , то передаточная функция разомкнутого контура положения будет:

.

Заменяем замкнутый контур скорости апериодическим звеном (для определения параметров РП) , следовательно для настройки системы на ОМ применяем пропорциональный регулятор РП при; где:- эквивалентная постоянная времени замкнутого контура скорости.

Удобно за базовое значение времени , тогда:

(6.1)

Связь между коэффициентом усиления РП в о.е. и а.е. при получается в виде:

. (6.2)

Структурная схема системы при записи переменных в о.е. и в предположении, что обратной связью по ЭДС двигателя можно пренебречь приведена на рисунке 6.3.

Поскольку числитель имеет размерность времени, коэффициент РП в о.е. безразмерен. При действии на механизм активного момента нагрузки заданное положение поддерживается со статической ошибкой. В статике, когдаа передаточный коэффициент замкнутого контура тока равен единице, она определяется

.

При этом якорь неподвижного двигателя обтекается током, соответствующим значением момента нагрузки .

Однако обычно для систем позиционирования режим малых перемещений не является характерным, а выбор значения коэффициента передачи РП по формуле (6.1) при средних и больших перемещениях может не обеспечить требуемого характера отработки.

6.3 Позиционная система при отработке средних и больших перемещений

Реализация требуемого закона перемещения

При рассмотрении отработки системой средних и больших перемещений обычно делается упрощение: считаем, что токовый контур обладает высоким быстродействием, а постоянная времени фильтра Тдс тахогенератора : Тдс=0, т.е. следовательно передаточный коэффициент РСвелик. Тогда небольшое напряжение на выходе РП приводит к ограничению РС.

Пусть в момент времени на вход системы подается задание (см. рисунок 6.4) на перемещение; если оно велико, напряжение на выходе РП достигнет ограниченияUрп огр, сразу же ограничится и РС.

Если , то разгон двигателя будет происходить под действием момента при постоянном ускорении. В момент временизависящий оти, РП выйдет из ограничения и его напряжение далее меняется по закону:где. РС по прежнему ограничен.

В момент времени скорость станет равной, а перемещение достигнет,при котором выполняется равенство

, (6.3)

т.е. сигнал с РП и сигнал обратной связи по скорости равны друг другу. В следующий момент времени сигнал обратной связи превысит Uрп и напряжение на выходе РС, а следовательно ток якоря поменяет знак. Торможение закончится в момент времени, когда рассогласование равно “0”. Коэффициент усиления РП определится как (рисунок 6.4):

(6.4)

Значит значение , обеспечивающее отработку заданного перемещения , разное для разных перемещенийи значений момента нагрузки. При других значениях заданного перемещения и неизменном значенииграфик скорости отличен от треугольного.

Рисунок 6.4 – Графики системы управления положением

Если применяют пропорциональный РП, то определяя исходят из требований обработки по треугольному графику скорости некоторого настроечного перемещения, т.е такое, при котором .

На основании выражения:

, (6.5)

Оно составляет . Подставивв выражение дляполучается требуемое для обеспечения треугольного графика скорости при настроечном перемещении значение коэффициента передачи РП:

. (6.6)

При этом совпадает с. Все перемещения, меньше настроечного, будут отрабатываться с дотягиванием, но перерегулирования, нежелательного в системах позиционирования нет. Перемещения, превышающие настроечные будут относиться к большим.

Тогда средняя часть перемещения будет отрабатываться с постоянной, равной номинальной, скоростью и график скорости станет трапециидальным.