Ограничения переменных в системах управления положением

Переменные, характеризующие процессы в ЭП, не должны превы-шать допустимых для них значений. Положение, скорость, ускорение и момент должны быть ограничены по модулю. Наибольшее перемещение обычно зависит от размеров рабочей зоны, наибольшая скорость ограничена возможностями двигателя, а ускорение – требованием плав-ности движения. Момент привода может быть ограничен по условиям прочности механической части, а также возможностями ЭП.

При наличии ограничений обычно различают большие пере­мещения, когда все переменные достигают предельных для них значе-ний в процессе движения (рис. 16.4,а,б), средние перемещения, когда лишь некоторые переменные достигают предельных значений (рис. 16.4,в), и малые перемещения, когда ограничения не достигаются (рис. 16.4,г).

Для ограничения переменных в системах управления применяется несколько способов.

Рис. 16.4. Процессы с учетом ограничений

Первый способ заключается в формировании задающего воздейс-твия с учетом ограничений. На рис.16.4,а показано задающее воздейс-твие u₃, обеспечивающее ограничение скорости значением ω, а также процесс отработки этого воздействия системой (кривые , φ). На рис. 16.4,б показано задающее воздействие , обеспечивающее ограничение ускорения по модулю при разгоне и торможении, а также ограничение скорости. Кривая , являющаяся заданием для скорости, показана на рис. 16.4,б (верхний график, имеющий вид трапеции). Процесс отработки задающего воздействия представлен кривыми φ, .

Второй способ нашел применение в многоконтурных системах. Он предусматривает ограничение переменных на задающих входах. Струк-тура такой системы показана на рис. 16.5.

Рис. 16.5. Структура многоконтурной системы

Здесь объект управления представлен передаточными функциями W_x(p), W₂(p) и интегрирующим звеном, учитывающим

преобразование скорости ω двигателя в уголповорота рабочего органа φ. Устройство управления содержит регуляторы тока,скорости и положе-ния: К_РТ(р), К_РС(р), К_РП(р), синтезируемые методом подчиненного регу-лирования (последовательной оптимизации контуров). Регуляторы поло-жения и скорости предусматривают ограничения выходных величин по модулю. Выходная величина регулятора положения представляет собой сигнал задания скорости и_з.с, а выходная величина регулятора скорости есть сигнал задания тока i_з.т. Требуемые уровни ограничений скорости и тока достигаются настройкой коэффициентов обратных связей по скорости и току в соответствии с выражениями:

где , – максимальные значения задающих сигналов; , – максимальные значения переменных.

Третий способ заключается в применении нелинейной ОС по ограничиваемой переменной. На рис. 16.6 показана структура системы с ограничением тока с помощью отсечки по току. Для ограничения тока применяется нелинейное звено (НЗ) с зоной нечувствительности в ОС по току. Ширина зоны нечувствительности равна I_mах. Если ток находится в допустимых пределах, на выходе НЗ сигнал равен нулю. Если I > I_mах, появляется выходной сигнал u₀, который способствует резкому умень-шению сигнала управления, что и ограничивает ток. Наклон харак-теристики НЗ должен удовлетворять условиям устойчивости контура тока и системы в целом.

Рис.16.6. Структура системы с ограничением тока

Дата добавления: 2014-11-29