Принцип побудови замкнених систем керування електроприводами з підлеглим регулюванням координат

Структурна схема з підлеглим регулюванням координат наведена на рис. 13.9.

Рисунок 13.9. – Схема керування електроприводом з підлеглим регулюванням координат

У цій схемі регулювання кожної координати здійснюється своїми регуляторами — струму РС, швидкості PШ, які разом з відповідними зворотними зв'язками утворюють замкнені контури. Вони розташовуються таким чином, що вхідним задавальним сигналом для контуру струму U_з.с є вихідний сигнал зовнішнього відносно нього контуру швидкості. Таким чином, внутрішній контур струму підлеглий зовнішньому контуру швидкості — основній, у розглянутому прикладі, регульованій вихідній координаті ЕП.

Основна перевага схеми рис. 13.9 полягає в можливості оптимального настроювання регулювання кожної координати, тому вона знаходить зараз основне застосування в ЕП. Крім того, підпорядкування контуру струму контуру швидкості дозволяє простими засобами здійснювати обмеження струму та моменту, для чого необхідно лише обмежити на відповідному рівні сигнал на виході регулятора швидкості (він же — сигнал завдання рівня струму).

При необхідності регулювати положення вала двигуна в схему рис. 13.9 вводиться відповідний зворотний зв'язок.

Багато реальних технологічних процесів передбачають об'єднання в єдиний комплекс декількох робочих машин і механізмів, взаємодіючих належним чином між собою. Найкращий результат роботи такого єдиного технологічного комплексу досягається тільки при його автоматизації, у чому ЕП належить основна роль. За рахунок відповідного керування ЕП забезпечується необхідна послідовність усіх технологічних операцій, досягаються найкращі (оптимальні) режими роботи промислового устаткування і самого ЕП, здійснюються необхідні блокування та захисти.

Для здійснення керування технологічними комплексами все ширше використовуються ЕОМ. Вони дозволяють швидко проводити обробку великого обсягу інформації про хід технологічного процесу і виробляти керуючі впливи на ЕП робочих машин і механізмів відповідно до заданої програми. Особливо широкі можливості відчиняються при використанні мікропроцесорної техніки для керування ЕП, що дозволяє автоматизувати як складні технологічні процеси у цілому, так і окремі виробничі операції та цикли.

Замкнені електроприводи з підлеглим регулюванням параметрів

Ефективне та якісне регулювання координат у системі Π – Д забезпечує принцип підлеглого регулювання, реалізований за структурною схемою рис. 13.9. Цей принцип передбачає регулювання кожної координати за допомогою свого окремого регулятора та відповідного зворотного зв'язку. Тим самим, регулювання кожної координати відбувається у своєму замкненому контурі, необхідні характеристики ЕП у статиці та динаміці можуть бути отримані за рахунок вибору схеми і параметрів регулятора цієї координати та кола її зворотного зв'язку.

Керування внутрішнім контуром за допомогою вихідного сигналу зовнішнього контуру дає ще одну важливу властивість таких схем. Вона полягає в можливості простими засобами обмежувати будь-яку регульовану координату, наприклад струм і момент, на заданому рівні. Для цього потрібно всього лише обмежити задавальний сигнал, який надходить із зовнішнього контуру.

Розглянемо ЕП (рис. 13.10, а) з підлеглим регулюванням, вихідною регульованою координатою якого є швидкість. Керуюча частина схеми складається з двох замкнених контурів регулювання струму (моменту), яка містить регулятор струму РС і датчик струму ДС, і регулювання швидкості, що містить регулятор швидкості РШ і датчик швидкості (тахогенератор) BR.

Регулятори струму та швидкості в більшості сучасних схем ЕП цього типу виконуються на базі операційних підсилювачів (ОП). Вмикання в колі задавального сигналу швидкості U_з.ш РШ і його зворотного зв'язку резисторів R1 і R_з.з₁ забезпечує зміну (посилення або ослаблення) цього сигналу з коефіцієнтом k₁=R_з.з₁/ R1. Аналогічна зміна сигналу зворотного зв'язку за швидкістю U_з.з відбувається з коефіцієнтом k₂ = R_з.з₁/ R2. Такий регулятор одержав назву пропорційного (П) регулятора швидкості.

При вмиканні в колі ОП конденсаторів (реактивних електричних елементів) його функціональні можливості з перетворення електричних сигналів стають ширше. Так, схема РС із вмиканням у коло зворотного зв'язку конденсатора С_з.з.2 послідовно з резистором R_з.з.₂ дозволяє одержати сигнал U_кер. на виході РС у виді суми двох складових

Сигнал U_кер. містить пропорційну та інтегральну складові вхідного сигналу U_вх, тобто РС є в цьому випадку пропорційно-інтегральним (П-І) регулятором.

Рисунок 13.10 – Схема (а), динамічні (б) та статичні (в) характеристики електроприводу з підлеглим регулюванням координат

За якими же критеріями та умовами вибираються схема і параметри кіл того або іншого регулятора? Основною умовою тут є бажаний (заданий) характер перехідних процесів при регулюванні координат. З усіх можливих їх видів звичайно вибирають графік із згасаючими коливаннями (рис, 13.10, б). Такий графік є оптимальним у тому сенсі, що він дозволяє забезпечити стійкі перехідні процеси при невеликих тривалостях і перерегулюваннях. Розповсюдженим настроюванням регуляторів такого виду є, так називаний «технічний оптимум», при якому перерегулювання (див. рис. 13.10, б) складає 4,3 % від усталеного рівня, а час перехідного процесу t_п.п. = 4,1 Т_Пр, де Т_Пр – електромагнітна стала часу тиристорного перетворювача, яка приймається звичайно рівній 0,01 с. В теорії ЕП [2] розроблені методи розрахунку параметрів кіл РШ і РС, які забезпечують такий характер регулювання координат ЕП.

Як уже відзначалося, схема підлеглого регулювання координат дозволяє простими засобами обмежувати координати ЕП на заданому рівні. У схемі рис. 13.10, а для обмеження струму та моменту в коло зворотного зв'язку РШ увімкнені стабілітрони VDI і VD2. У результаті цього вихідна напруга РШ, яка є задавальним сигналом (уставкою) U_з.с, обмежується і тим самим струм і момент двигуна не можуть перевершити заданого рівня.

На рис. 13.10, в наведені статичні характеристики ЕП з підлеглим регулюванням координат і настроюванням на «технічний оптимум». Їхньою особливістю є наявність вертикальної ділянки І, що забезпечує обмеження струму і моменту, та залежність жорсткості характеристики на ділянці II від співвідношення двох сталих часу: електромеханічної двигуна Т_м і електромагнітної перетворювача Т_Пр.

У схемах підлеглого регулювання використовується також інший критерій настроювання регуляторів по так називаному «симетричному оптимуму», який дозволяє одержати абсолютно жорсткі статичні характеристики на ділянці ІІ (див. рис. 13.10, в), але перехідні процеси в цьому випадку характеризуються великим перерегулюванням , яке досягає 55 %. При настроюванні на «симетричний оптимум» РШ виконується як П-І-регулятор.

Відзначимо ще раз, що в силу своїх великих функціональних можливостей схеми з підлеглим регулюванням координат знайшли дуже широке розповсюдження в регульованому ЕП постійного струму.

Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 1353; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 39 40 41 42 434445 46 47 48 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!