3. Аналоговая позиционная система аэп

Функциональная схема аналоговой позиционной системы АЭП представлена на рисунке 6.8, где приняты обозначения: РП – регулятор положения; ФЧВ – фазочувствительный выпрямитель; Г – задающий генератор (f = 4001000Гц); СД, СП – сельсинная пара (сельсин-датчик и сельсин-приемник); ИО – исполнительный орган; Р – редуктор с передаточным числом i.

Рисунок 6.8

Особенность схемы: здесь используется датчик рассогласования на базе сельсинной пары и фазочувствительного выпрямителя – это датчик положения. В этой схеме нет электрических сигналов, пропорциональных задающей величине и сигналу фактического положения, но есть сигнал, пропорциональный рассогласованию, который определяется на выходе ФЧВ .

О работе сельсинной пары: переменное напряжение, подаваемое с генератора на обмотку сельсина-датчика, создает пульсирующее поле, которое в трехфазной обмотке, расположенной на роторе, наводит ЭДС (амплитуда каждой разности ЭДС зависит от угла между осью поля и осью фазных обмоток). Так как трехфазные обмотки сельсинов соединены, то токи, протекающие по этим цепям, создадут в сельсине-приемнике пульсирующее поле, которое наведет в его однофазной обмотке ЭДС.

U_{од.обм.сп} = U_оосд cos

где cosугол рассогласования (угол “неодинаковости” расположения роторов этих сельсинов по отношению к их однофазным обмоткам). Если “неодинаковость = 0” , т.е. роторы сельсинов по отношению к своим обмоткам расположены одинаково, то  иU_оосп = U_оосд.

Для того чтобы в согласованном положении сигнал рассогласовался (был равен нулю), производят предварительную ориентацию сельсинов, поворачивающего ротор одного из сельсинов на угол 90⁰.

В этом случае U_оосп = U_оосд sin.

Напряжение однофазной обмотки сельсина-приемника U_оосп выпрямляется в ФВЧ и ему придается знак в зависимости от знака сигнала рассогласования. Для этого с генератора на ФЧВ подается сигнал, определяющий фазу U_оосд. Если сигналы ООСП и ООСД в фазе, знак сигнала на выходе ФЧВ положительный, если в противофазе – отрицательный.

Коэффициент датчика положения

К_дп = К_сп К_фчв,

где К_сп – коэффициент сельсинной пары.

ИР = СПР + ФЧВ,

где ИР – измеритель рассогласования = сельсинная пара.

.

У современных сельсинных пар К_сп .

Работа системы: Поворотом ротора сельсина-датчика формируется сигнал задания _зад. На ООСП наводится ЭДС соответствующей амплитуды, которая выпрямляется ФЧВ с приданием знака зависимости от знака от знака рассогласования. В результате для сигнала рассогласования на выходе РП сформируется сигнал задания на скорость U_зс, который также сформирует сигнал задания на ток U_зт. Сформированный ток двигателя создаст момент, и двигатель начнет отрабатывать сигнал задания до тех пор, пока рассогласование между ротором СД и СП не станет равным нулю = 0, т.е. пока угол рассогласования не будет равным нулю.

4. Оптимизация контура положения при расчете системы в относительных единицах для режима малых перемещений

Режимы малых перемещений не являются типичным для позиционных систем. Регуляторы положения (РП) для режима средних и больших перемещений рассчитываются иначе, чем для режима малых перемещений. Для удобства сравнительной оценки различных настроек позиционной системы перейдем к расчету и оптимизации позиционной системы в относительных единицах.

При выборе базовых значений принимают во внимание следующее:

- в силовой цепи за базовые значения принимают номинальные параметры привода U_н, I_н, n_Н;

- в системе рассогласования за базовые принимают значения, при которых ОС становятся единичными с учетом того, что в узлах суммарные базовые значения должны быть одни и те же.

U_зт() = U_дт() = I_н К_дт;

U_зc() = U_дc() = _нK_дс;

U_зп() = U_дп() = _ К_дп.

– базовое перемещение – поворот вала исполнительного двигателя за 1с при вращении со скоростью, равной номинальной _н. Произведение _н 1c с учетом коэффициента редукции редуктора

Структурная схема позиционного АЭП в относительных единицах приведена на рисунке 6.9. Сама система осталась 3-х контурной, но мы свернули контур тока.

Рисунок 6.9

Передаточная функция в относительных единицах имеет вид

С учетом принятых базовых значений получим передаточные функции в относительных единицах

;

;

.

Структурная схема в относительных единицах контура положения представлена на рисунке 6.10.

Рисунок 6.10

Оптимизируем контур положения на МО

;

;

;

=

= К_рп = .

Получим тот же результат, который был получен при оптимизации контура положения при его настройке на МО в абсолютных единицах.

Найдем величину ошибки _c^*.

^ = 0;

_C^* К^*_рп К^*_рс = I₃^* = I^*_C;

_C^* = .