7. Анализ сау эп с пропорциональным законом управления.

Цель управления электроприводом [изменение значения регулируемой переменной y(ω_н) в соответствии с изменением задающего сигнала y₃ и уменьшение влияния на у внешних возмущений] реализуется устройством управления (рисунок 1.1), разработка которого и является конечной за­дачей курсового проекта. Важным этапом проектирования при этом является обоснованный выбор закона управления.

Законом управления называют математическую зависимость, в со­ответствии с которой УУ формирует управляющее воздействие и_у. Применительно к системам управления по отклонению законы управления характеризуют зависимость u_y=f(Δy), при этом u_y может зависеть от самого отклонения Δy, от интегралов и производных от Δy. В общем случае

(7.1)

Где К1,…К5 – постоянные коэффициенты.

Простейшим является пропорциональный закон управления, когда управляющее воздействие и_у.(t) пропорционально самому отклонению , т.е. когда в выражении (7.1) не равен нулю только коэффициент К1. Регуляторы (т.е. УУ), реализующие этот закон, называют пропорциональным (П-регуляторами). В ЭП в качестве П-регулятора обычно используют усилитель постоянного тока. Работа такого ЭП рассмотрена в разделе 1.

Закон управления, вытекающий из (1.6) и (1.5), выражается соотношением

(7.2)

Полная структурная схема САУ ЭП с П-регулятором получается добавлением к ОУ звеньев УУ в соответствии с соотношением (7.2) и замыканием через сумматор главной обратной связью выходной величины объекта с задающим воздействием регулятора

Обобщенный вид такой схемы приведен на рисунке 7.1

Рисунок 7.1 – Обобщенная структурная схема САУ – ЭП с П-регулятором.

На этой схеме блок «ТП-ДПТ-Р-Н» условно объединяет все звенья ЭП как объекта управления.

При курсовом проектировании структурную схему ЭП с П-регулятором рекомендуется построить в двух вариантах. В первом варианте используется полная исходная (непреобразованная) структурная, схема «ТП-ДПТ-Р-Н» (потребуется при моделировании САУ ЭП). Во втором варианте блоку «ТП-ДПТ-Р-Н» должна соответствовать преобразованная схема, т. е. полная схема САУ ТП должна быть одноконтурной

Полученная одноконтурная структурная схема позволяет провести анализ работы САУ ЭП в статических и динамических режимах.

Известно, что в одноконтурной замкнутой системе передаточная функция по любому воздействию в точке «х» может быть определена на основании следующего соотношения:

(7.3)

В этом выражении - передаточная функция прямой цепи по воздействию х, т.е. участке цепи от точки воздействия х до выхода у; - передаточная функция разомкнутой цепи, т.е. цепи, образованной из звеньев контура обратной связи (звеньев замкнутого контура), после размыкания этого контура в любом месте.

По известной передаточной функции можно определить реакцию системы на воздействие

(7.4)

Если на систему действуют одновременно n внешних воздействий, то на основании принципа суперпозиции

(7.5)

Используя соотношение 7.3 для схем на рисунке 7.2. б можно получить передаточные функции замкнутой системы по любому внешнему воздействию. В частности, по задающему воздействию и по моменту нагрузки М_н.с. будем иметь:

Уменьшить отклонение можно увеличением коэффициента К, например, за счет увеличения коэффициента усиления Ку. Однако увеличение К может привести к потере устойчивости замкнутой системой.

Рисунок 7.2 – Структурные схемы САУ ЭП: а) непреобразованная многоконтурная; б) преобразованная одноконтурная.