Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Системы подчиненного регулирования (СПР)

 

Система последовательного действия содержит меньше элементов, простая и удобная в настройке. Особенностью системы последовательного действия является подчиненное регулирование основных параметров электропривода.

 

Число последовательно включенных регуляторов равно числу регулируемых параметров. На вход каждого регулятора подаются сигналы заданного и действительного значений регулируемого параметра, причем предыдущий регулятор вырабатывает сигнал задания для последующего. В системе легко вводятся ограничения.

 

ОБОБЩЕННАЯ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СПР

 

 

В соответствии со схемой передаточная функция (ПФ) объекта регулирования, например, второго контура запишется в виде

 

,

 

где W02(p) - передаточная функция собственно объекта 2го контура; W01(р) - передаточная функция объекта 1го контура; Wp1(p) - ПФ регулятора 1го контура; W31(р) - ПФ замкнутого первого контура.

 

В рассмотренной системе контур регулирования наждого пара­метра (координаты) содержит только одну "большую" постоянную времени, компенсируемую действием регулятора, что значительно облегчает синтез системы и позволяет применять однотипные регулирующие элементы.

 

Расчёт параметров СПР производится путём последовательной оптимизации отдельных контуров. Под оптимизацией понимается приведение передаточной функции замкнутого контура в соответствие с поставленными требованиями (быстродействие, перерегулирования и т.д).

 

ПФ объекта оптимизированного контура при определённых рассматриваемых ниже допущениях может быть сведена к виду

 

,

 

где Woк(р) - ПФ звеньев, действие которых компенсируется регулятором. Второй сомножитель представляет собой произведения ПФ апериодических звеньев, компенсация действия которых для данных условий нецелесообразна. Обычно постоянные времени τ малы по сравнению с постоянными времени входящими в сомножитель Woк(p). Поэтому не компенсируемые постоянные называются малыми, а компенсируемые - большими. Оптимизация в данном случае сводится к замене разомкнутой цепи с большой постоянной времени замкнутым контуром, описываем дифференциальным уравнением того же порядка, но с меньшей постоянной.

 

Передаточная функция и регулятора

 

,

 

где ∑τ = σ– сумма малых постоянных времени; а – коэффициент демпфирования контура.

 

КОНТУР РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА

 

Структурная схема замкнутого контура регулирования тока якоря ДПТ

 

Структурная схема разомкнутой цепи

 

,

 

где: ; а = ат = 2 .



 

Передаточная функция пропорционально – интегрального регулятора тока (ПИ-регулятора)

 

.

 

Структурная схема разомкнутой цепи регулирования с ПФ регулятора

 

Схема ПИ - регулятора тока

 

 

Передаточная функция разомкнутого контура

 

,

 

где: Тт = атТп – постоянная времени интегрирования контура тока.

Постоянная времени интегрирования регулятора

 

.

Постоянная времени обратной связи регулятора

 

.

Передаточный коэффициент ОС по току

 

 

где kд.т =kш·kу - передаточный коэффициент измерителя тока, в/а; kш - коэффициент передачи шунта, в/а; kу - коэффициент усиления датчика тока.

 

Передаточная функция замкнутого контура регулирования тока имеет вид

 

.

 

КОНТУР РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ

 

Регулятор контура скорости имеет пропорциональную либо пропорционально-интегральную характеристику, т.е. однократно- или двукратноинтегрирующая система. Они обладают астатизмом 1-го или 2-го порядка.

 

Структурная схема разомкнутого контура регулирования скорости

 

Обозначим σ = Тт ; ; а = ас.

ПФ пропорционального регулятора скорости (П – регулятора)

.

 

Структурная схема разомкнутого оптимизированного контура скорости

 

ПФ разомкнутого контура

.

 

Схема пропорционального регулятора скорости

 

 

Передаточная функция регулятора

 

.

 

Передаточный коэффициент ОС по скорости

 

,

 

где kдс- передаточный коэффициент датчика скорости, В/об/мин.

Постоянная времени интегрирования контура скорости

 

.

 

Передаточная функция замкнутой системы регулирования скорости

 

.

 

Графики изменения скорости во времени в зависимости от коэффициента демпфирования представлены на рисунке

 

 

 

 

Схема регуляторов.

 

 

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ДВУХКОНТУРНОЙ ОДНОКРАТНОИНТЕГРИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ (ТП-ДПТ)

 

Если на вход П - или ПИ - регулятора скорости подать задающий сигнал Uзс скачком, то угловая скорость установится за указанное время и с указанным перерегулированием, но при отсутствии каких-либо ограничений на значение тока якоря, ЭДС выпрямителя, на ускорения механизмов и т.п. Практически ток якоря при этом превзойдет допустимое значение, поэтому должно быть предусмотрено ограничение тока. В системе подчинённого регулирования оно выполняется просто - для этого нужно огра­ничить максимальный уровень сигнала задания тока Uзт т.е., сигнала на выходе регулятора скорости. Ограничение этого сигнала достигается установкой в цепь обратной связи усилителя скорости стабилитронов V.

 

 

При такой схеме ограничения тока и изменения Uзс скачком регулятор скорости сразу входит в ограничение, т.е. устанавливается скачком Uзтmax,соответствующее допустимому току якоря. Контур тока отрабатывает это задание за время t = 4,7· TП с перерегулированием 4,33% и привод разгоняется с постоянным значением тока. Ускорение привода будет зависить от момента инерции и момента статической нагрузки. По достижении заданной угловой скорости за счёт сигнала обратной связи по скорости регулятор выйдет из зоны ограничения и будет уменьшать Uзт до уровня, определяемого нагрузкой.

 

При перегрузке или стопорении привода резкое снижение угловой скорости, т.е. сигнала ООС по скорости, также вводит регулятор скорости в зону ограничения, и привод работает с постоянным допустимым моментом. Изменяя уровень ограничения Uзт, можно изменять значение этого момента.

 

 

Механические характеристики двигателя в системе подчинённого регулирования. Ограничение тока двигателя при пусках и торможениях в системах подчинённого регулирования обычно дости­гается не ограничением выход­ного сигнала регулятора скорости ( ограничение сохраняется как средство защиты), а применением задатчика интенсивности (ЗИ), посредством которого сигнал задания скорости изменяется не скачком, а линейно во времени до требуемого уровня. Ток якоря при этом устанавливается и спадает в конце пуска или торможения по оптимальному закону, а угловая скорость привода, при Mс = const изменяется по линейному закону, следуя за сигналом задатчика.

 

Основным достоинством применения ЗИ является независимость значения ускорения привода от статического момента.

 

Функциональная схема ЗИ с временем отработки до 20 сек.

 

 

Первый усилитель работает в режиме регулируемого ограничения. Его выходное напряжение интегрируется во времени с помощью второго усилителя с парафазным выходом

,

где: - постоянная интегрирования.

 

Время интегрирования t для номинального значения выходного напряжения может регулироваться изменением входного сигнал или постоянной времени T.

 

В схеме используются оба этих способа. Ступенчатое изменение времени интегрирования осуществляется коммутацией части сопротивления, а плавная регулировка производится воздейсвтием на узел ограничения 3, определяющий предельную величину выходного напряжения первого усилителя.

Вся система охватывается жёсткой отрицательной ОС с коэффициентом передачи, равным 1( R1 = Rос). В результате выходное напряжение интегратора в процессе отработки устанавливается равным напряжению задания .

 

Пока выходное напряжение не достигло уровня напряжения жёсткая обратная связь блокирована и первый усилитель имеет на выходе напряжение, определяемое узлом ограничения 3 и не зависящее от величины входного сигнала . В тот момент, когда напряжения исравниваются по величине, выходное напряжение первого усилителя резко уменьшается практически до 0 и процесс интегрирования на этом прекращается.

 

Один из главных недостатков систем подчинённого регулирования - это уменьшение быстродействия системы примерно в 2m-1 раз по мере роста числа последовательных контуров; m - номер контура. Поэтому используется число последовательных контуров не более трех-четырёх.

 

Системы подчинённого регулирования широко примененяются не только в приводах постоянного тока, но и в приводах переменного тока.

УНИФИЦИРОВАННАЯ БЛОЧНАЯ СИСТЕМА РЕГУЛЯТОРОВ (УБСР)

 

Основные задачи управления электроприводами могут быть решены с помощью относительно небольшого набора командных устройств, датчиков и регулирующих устройств. Законы регулирования - пропорциональный (П), интегральный (И), пропорционально-интегральный (ПИ) и др. могут быть реализованы применением однотипных усилителей постоянного тока с различными связями и цепями на входе. С помощью функциональных преобразователей можно выполнить операции умножения, деления, введения различного рода нелинейностей. Датчики, помимо измерения параметров, обеспечивают разделение потенцналов измеряемой и входной величин. Система выполняется в виде блочной конструкции, включающей в себя отдельные функциональные модули, которые могут набираться в любых комбинациях в шкафах.

 

Структурная схема операционного усилителя (ОУ)

 

 

z1, z2,…,zn входные сопротивления; zос – сопротивление обратной связи; Rф, Сф – сопротивление и емкость фильтра; zн – входное сопротивление нагрузки; y – операционный усилитель. Выходное напряжение ОУ

 

 

Схемы регуляторов:

 

пропорциональный П

 

 

интегральный И

 

,

 

где

 

дифференциальный Д

 

,

 

где

 

интегрально-пропорциональный ИП

 

пропорционально-интегральный ПИ

 

 

пропорционально-интегрально-дифференциальный ПИД

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
| Системы подчиненного регулирования (СПР)

Дата добавления: 2014-01-15; Просмотров: 1710; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2017) год. Не является автором материалов, а предоставляет студентам возможность бесплатного обучения и использования! Последнее добавление ‚аш ip: 54.162.19.123
Генерация страницы за: 0.125 сек.