Соломонцев Ю.М. Теория автоматического управления

= 2я/1,- что приводит к возрастанию силы тока, проходящего через нагрузку /?„. Очевидно, что путем изменения силы тока управления (а он значительно меньше силы тока нагрузки) можно управлять значительной выходной мощностью, расходуемой на нагрузке.

При наличии обратной связи (для этого на сердечнике располагают специальную обмотку, обтекаемую постоянным током, пропорцг энальным току нагрузки) характеристика магнитного усилителя может иметь вид, отличный от того, что показан на рис. 6.11, б. Если ампер-витки управления создают магнитодвижущую силу (МДС), направленную навстречу МДС от обмотки обратной связи, то обратная связь является отрицательной и зависимость тока нагрузки от тока управления окажется более слабой, чем в том случае, когда обратная связь отсутствует. Если же при наличии обратной связи ток управления изменит свое направление, то ампер-витки управления и ампер-витки обратной связи будут однонаправленны, что приведет к появлению положительной обратной связи и соответственно к большей крутизне характеристики магнитного усилителя. Наконец, при большом коэффициенте обратной связи, если она положительна, магнитный усилитель начинает работать в релейном режиме; при этом сила тока нагрузки резко изменяется, что и используют при создании бесконтактных переключателей.

Преимущества магнитных усилителей: надежность, высокий коэффициент усиления по мощности, возможность складывать сигналы управления, а значит, и их сравнивать, сравнительно высокий КПД. Недостатки: большая инерционность (постоянная времени равна нескольким секундам), зависимость коэффициента от рабочей частоты. Последнее обстоятельство заставляет предъявлять повышенные требования к стабильности частоты питающего напряжения.

Магнитные усилители обычно используют для управления мощностями от нескольких (до десяти) ватт до нескольких киловатт. Рабочая частота обычно не превышает 400 Гц, особенно часто их используют при работе на промышленной частоте. Магнитные усилители используют реже, чем полупроводниковые, включая сюда и тиристорные преобразователи.

6.3. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

Под исполнительными устройствами обычно понимают последний каскад в САдУ, воздействующий либо непосредственно, либо через какое-либо согласующее устройство на регулирующий элемент или объект системы. Это может быть, например, реостат в цепи возбуждения двигателя, серводвигатель, с помощью которого изменяется состояние регулирующего клапана гидросистемы, и др.

001

-а^о>-

овг

Исполнительные устройства могут иметь различные по природе выходные величины (механические, электрические, световые и др.). Ниже рассмотрим только серводвигатели, т. е. двигатели небольшой мощности, с помощью которых осуществляется механическое воздействие на регулирующий элемент.

Серводвигатели могут иметь разное исполнение, но, как правило, все они обладают реверсивными свойствами. Известно, что изменение направления вращения двигателя постоянного тока осуществляется либо за счет изменения направления тока, проходящего через якорь, либо за счет изменения направления потока возбуждения. В серводвигателях сериесного типа (рис. 6.12) для осуществления реверсирования предусматривают две обмотки возбуждения ОВ1 и ОВ2 и в зависимости от того, какая из них задействована, двигатель вращается в ту или другую сторону. Обычно такой двигатель управляется релейным элементом в виде, например, перекидного контакта К.

Двигатели с независимым возбуждением могут быть включены по-разному. На рис. 6.13 представлены два возможных включения такого двигателя на выход усилительного устройства. К выходу

постоянно действующему источнику постоянного тока. Необходимость в последовательном включении резистора R обусловлена тем, что при остановке двигателя сила тока яко"ря становится большей из-за отсутствия противоЭДС вращения. Однако наличие этого резистора приводит к тому, что при пуске двигатель медленно набирает обороты и вся система обладает плохим быстродействием. Кроме того, не исключен и самоход двигателя даже тогда, когда обмотка возбуждения не обтекается током управления,что объясняется наличием остаточного намагничивания полюсов. Такое включение используют в тех случаях, когда выходная мощность усилителя мала, поскольку на возбуждение серводвигателя затрачивается примерно 0,1 общей мощности, подводимой к серводвигателю.

Схема включения, представленная на рис. 6.13, б, когда на выходе усилителя включен якорь, свободна от недостатков, присущих схеме включения, показанной на рис. 6.13, а, но в этом случае требуется более мощный выхрд усилителя. Поэтому второй схеме

Рис. 6 14 Схема включения серводвигателя для получения напряже-

ния, пропорционального частоте вращения

включения, если нет каких-либо ограничений по мощности, отдают предпочтение.

При решении задач по стабилизации САдУ иногда рекомендуется охватить дополнительной обратной связью возможно большее число инерционных звеньев. Задача, однако, может быть осложнена тем, что входной координатой для тракта обратной связи является частота вращения двигателя, а выходной должна быть электрическая величина, например напряжение. Использование тахогенератора для преобразования 'частоты вращения в напряжение может быть неприемлемым, например, в том случае, если мощность двигателя невелика и соизмерима с мощностью, необходимой для функционирования тахогенератора. В таких случаях может быть рекомендована схема включения серводвигателя, представленная на рис. 6 14. Напряжение, снимаемое между точками / и 2, пропорционально частоте вращения п. При этом рекомендуется сопротивление резистора R выбирать равным сопротивлению якоря в заторможенном состоянии двигателя, а сопротивления резисторов гг и гг выбирать равными друг другу и их значения равны нескольким килоомам.

Суть явлений заключается в том, что при заторможенном двигателе напряжение между точками 1 и 2 равно нулю, поскольку

одной из фазовых обмоток изменяется фаза тока на обратную. Что касается схемы включения, то ее здесь не приводим ввиду своей очевидности (одна из обмоток должна быть подключена все время к постороннему источнику тока, например, через фазосдвигающий

буждением 5 Каким образом можно получить напряжение, пропорциональнее частоте

вращения двигателя постоянного тока?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Адаптивное управление технологическими процессами/Ю М Соломенцев, В Г Митрофанов, С П Протопопов и др М Машиностроение, 1980 536 с

Базров Б.М. Расчет точности машин на ЭВМ М Машиностроение, 1984 362 с Денисов А.А., Колесников Д.Н. Теория больших систем управления Учебн

пособие для вузов Л Энергоиздат, 1982 288с Думлер С.А. Управление производством и кибернетика М Машинострое-

ние, 1969 323 с Егоров К.В. Основы теории автоматического регулирования Учебн пособие

для вузов Изд 2-е перераб и доп М Энергия, 1967 648с Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике М Мир, 1975 540 с

Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференициальным уравнениям/Пер с англ М Наука, 1971 576с

Мишель Ж., Поржо К., Спво Б. Программируемые контроллеры /Пер с

франц М Машиностроение, 1986 176 с Моисеев Ю.И., Схиртладзе А.Г. Автоматическое самоцентрирующее устрой-

ство ИС//Метаялорежущие станки и автоматические линии 1976 №9 4—8 с Основы автоматизации управления производством Учебн пособие для вузов

/И М Макаров, Н Н Евтихиев, Н Д Дмитриев и др Под общ ред И М Макарова М Высшая школа, 1983, 504 с

Палк К.И. Системы управления механической обработкой на станках Л Машиностроение, 1984 215 с

Каяшев А.И., Митрофанов В.Г., Схиртладзе А.Г. Методы адаптации при управлении автоматизированными станочными системами М Машиностроение 1995, 239 с

Коротаев Э.И., Кугышкин А.В., Схиртладзе А.Г. Автоматизация управления в технологических системах Барнаул Алтайский ГГУ 1996 187с

Коротаев Э.И., Кутышкин А.В., Схиртладзе А.Г. Автоматика линейных систем в машиностроении Барнаул Алтайский ГГУ 1995 188 с

Кудинов В.А. Динамика станков М Машиностроение, 1985 256 с Программное управление оборудованием/В А Мясников, М Г Игнатьев,

А М Покровский и др Изд 2-е перераб и доп Л Машиностроение, 1984 427 с Рагинский В.Н. Построение релейных схем управления М Энергия, 1964

353 с

Растригин Л.А. Современные принципы управления сложными объектами М Сов радио, 1980 232с

Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов /Пер с англ М Мир, 1979 394 с

Соломенцев Ю.М., Сосонкин В Л. Управление гибкими производственными системами М Машиностроение, 1988 352 с

Султан-Заде Н.М., Щеголева А.П. Теория дискретных автоматов Учебн посббие М ВЗМИ, 1983 126 с

Соломенцев Ю.М., Митрофанов В.Г., Косое М.Г. Моделирование точности при автоматизированном проектировании металлорежущего оборудования М ВНИИТЭМР, 1985 60 с

Схиртладзе А.Г. Работа оператора на станках с программным управлением М Высшая школа, 1998, 175 с

Схиртладзе А.Г., Новиков В.Ю. Устройство для контроля деформаций ИС/Обработка резанием 1982 №7 31—33 с

Схиртладзе А.Г., Тимирязев В.А. Динамометрический инструментальный узел для обработки отверстий на программных станках М ГОСИНТЙ, №458, 1987 5 с

Технологические автоматизированные системы механической обработки /А.Г. Схиртладзе, В.З. Зверовщиков, В.А. Скрябин и др. Пенза ПГТУ 1998 207 с

Тимирязев В.А., Схиртладзе А.Г. Малогабаритное устройство для измерения деформаций в стыках ИС/Металлорежущие станки и автоматические линии 1978 №8 9—13 с

Управление технологическими системами/В.Н. Брюханов, С.П. Протопопов и др. Тверь Тв ГТУ, 1995 264 с

Управление технологическими системами в машиностроении /И.В. Абрамов, В.Н. Брюханов, А.Г. Схиртладзе и др. Ижевск Иж ГТУ, 1995 305 с

Теория автоматического управления: Учеб. для машиноТЗЗ строит, спец. вузов/В.Н. Брюханов, М.Г. Косое, С.П. Протопопов и др.; Под ред. Ю.М. Соломенцева.— 3-еизд., стер.

—М.: Высш. шк.; 2000. — 268 с.: ил. ISBN 5-06-003953-6

Рассмотрены основные положения и принципы управления техническими и организационно-техническими системами современного машиност-

роения, описаны методы анализа и синтеза линейных и нелииенлых систем. Изложены основы адаптивного управления технологическлн процессом,

динамики станков и построения программного управления технологическим оборудованием. Даны принципы построения систем управления с ис-

пользованием ЭВМ в контуре управления.

УДК 621 ББК 34.5

Учебное издание

Брюханов Владимир Николаевич, Косой Михаил Георгиевич, Протопопов Сергей Петрович, Соломенцев Юрий Михайлович Султан-Заде Назим Музаффарович, Схнртладзе Александр Георгиевич

ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Редактор В.А. Козлов Художник К.Э. Семенков

Художественный редактор Ю.Э. Иванова Технический редактор Л.А. Овчинникова

ЛР № 010146 от 25 12 96. Изд №> ОТМ-16 Подп в печать 10 04.2000 г. Формат 60x88/i6 Бум газетная Гарнитура литературная Печать офсетная Объем 16,66 уел печ л., 16,91 уел кр-отт, 17,16 уч.-изд л.

Тираж 8000 экз. Зак. № 1099

ГУП «Издательство «Высшая школа» 101430, Москва, ГСП-4, Неглиннаяул, 29/14

Отпечатано в ГУП ИПК «УльяновскийДом печати» 432601, г Ульяновск, ул. Гончарова, 14