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)

Аналоговые системы управления положением





Доверь свою работу кандидату наук!
1500+ квалифицированных специалистов готовы вам помочь

Функциональная схема аналоговой системы управления положением приведена на рис. 2,1. В ней используется тиристорный электропривод постоянного, тока с трехконтурной

Рис. 2.1. Функциональная схема аналоговой системы управлением положением.

системой управления, построенной по принципу подчиненного регулирования скорости; и тока с контурами тока, скорости и положения. Сигнал задания положения Uзп подается на регулятор положения AQ, на который также с датчика положения BQ подается сигнал обратной связи по положекию Uп. Внутренние контуры скорости и тока выполнены как, в системах стабилизации скорости [4]. В таких системах управления позиционного электропривода в качестве датчиков перемещения обычно используются датчики углового перемещения в виде сельсинов или поворотных трансформаторов, валы которых соединяются как с валом двигателя, так и с валом ИОРМ непосредственно или через редукторы (рис. 2.2). Для преобразования сигнала управления переменного тока определенной фазы, идущего с сельсина или поворотногo трансформатора

Рис. 2.2. Упрощенная принципиальная схема аналоговой системы управления.

в сигнал управления постоянного тока определенной полярности в схеме используются фазочувствительные выпрямители (ФЧВ) UB. Задание положения обеспечивается задатчиком. (сельсином-датчиком ВС), который поворачивается на требуемый заданный угол θ3,-определяющий требуемое перемещение ИОРМ. Текущее положение ИОРМ контролируется датчиком положению, который называется сельсином-приемником BE, Задачей рассматриваемой системы управления является точная остановка двигателя и соответственно ИОРМ в заданном положении. Это произойдет, когда двигатель или ИОРМ отработает заданный угол θ3 и угол сельсина приемника BE станет равным углу задания (θп= θ3), а рассогласование будет равно нулю (θп - θ3=∆θ=0).

Для осуществления точной остановки в заданном положении требуется оптимизировать контур регулирования положения методом последовательной коррекции и найти передаточную функцию регулятора положения.



Для оптимизации системы составляется ее структурная схема (рис. 2.3). Поскольку внутренние контуры скорости и тока рассматриваемой системы настроены на техничес оптимум, то структурную схему можно упростить, изображая внутренние контуры одним звеном оптимизированного контура скорости с учетом контура тока с передаточной функцией следующего вида:

Рис. 2.3. Упрощенная структурная схема аналоговой системы управления положением.

При оптимизации контура положения учитывают, что точность остановки ИОРМ в заданном положении зависит от его перемещения. Различают три вида перемещения: малое среднее и большое. При малом перемещении скорость двигателя не успевает достигать установившейся, скорости, а ток значения тока ограничения (рис. 2.4, а). В этом случае

Рис. 2.4. Графини скорости, и тока двигателя при различных перемещениях механизма: а—при малых; б — при средних; в — при больших

СЭП работает как линейная. Среднее перемещение - перемещение, при котором двигатель работает по угольной тахограмме, т.е. разгоняется до установивше скорости с постоянным ускорением, а затем тормозится с постоянным замедлением. При этом (PC ограничивает ток до показателя при разбеге и торможении допустимым значением тока стопорения Iст (рис. 2.4,6). При больших перемещениях двигатель работает по трапецеидальной тахограмме скорости, т.е. обеспечивает движение с установившейся скоростью ωуст, определяемой ограничением UЗС огр, создаваемым РП. Ток при этом ограничен при pазбеге и торможении (рис. 2.4,в).

Настроим контур положения при малом перемещении как в линейной системе на технический оптимум. Записывая передаточную функцию разомкнутого оптимизированного контyра положения

(2.2)

и передаточную функцию объекта управления

(2.3)

получим передаточную функцию регулятора положения

(2.4)

Как видно, регулятор положения получается пропорциональным. Передаточную функцию РП можно также получить по формуле n-гo регулятора [4] при n = 3 и Wк(p),= 1/p:

Тогда передаточная функция оптимизированного замкнутого контура положения имеет вид

(2.5)

Согласно теории оптимизации трехконтурной системы подчиненного регулирования, переходный процесс имеет вид кривой с перерегулированием σ=6,2% и временем переходного процесса tпп= 13,6 Тμ. При такой настройке РП остановка двигателя и ИОРМ будет осуществляться с точностью, определяемой статической погрешностью системы ст, вычисляемой при ω=0.

Учитывая, что в системе с подчиненным регулированием координат

(2.6)

И прт регуляторе тока

(2.7)

определяем статическую погрешность СУ позиционного электропривода при ω=0, когда двигатель остановился. Тогда при =kопгде— заданный угол перемещения, на ва лу сельсина-приемника, имеем

(2.8)

откуда найдем статическую погрешность позиционирования

(2.9)

Подставляя значение kРП из (2.4) и [4| и учитывая, что lс—kдМс, -получим в общем виде

(2.10)

При настройке всех контуров системы на технический оптимум, когда aп =ac = aT=2, статическая погрешность равна

(2.11)

где J — момент инерции электропривода.

Таким образом, из (2.11) видно, что статическая погрешность позиционирования в линейной системе определяется значениями статического момента и момента инерции электропривода. Если момент Мс большой, то статическая погрешность может оказаться значительной и по якорю неподвижного двигателя будет протекать болшгой ток Iс.

Однако режим малых перемещений для большинства paбочих машин не характерен и регулятор положения, принятый с коэффициентом kРП согласно (2.4) не сможет обеспечить требуемую точность позиционирования при средних и больших перемещениях. Наиболее характерным считается треугольный график скорости (рис. 2.4,6) при средних перемещениях, при котором наиболее полно используется двигатель и обеспечивается быстрая (с минимальным временем) отработка заданного перемещения без дотягивания и перерегулирования скорости. Для многих производственных механизмов перерегулирование недопустимо из-за возникновения ударов в кинематических цепях передающего устройства при наличии зазоров в передачах.



Задачей настройки контура положения при средних перемещениях является выбор kРП с учетом того, что при пуске и торможении PC ограничивает изг = иогр и, следовательно, ток двигателя значением тока стопорения. Рассмотрим работу СУ позиционного электропривода в этом режиме (рис. 2.5, а). Задание на вдод системы 03 в момент времени t0 определяет

Рис. 2.5. Настройка контура положение при различных перемещениях механизма: а— при средних; б — при малых; в—три больших; г — фазовые траектории движения

заданное перемещение; если θз велико, то при θвых=0 возникает большое задающее воздействие и выходной сигнал РП, являющийся сигналом задания скорости, ограничен значением Uрп огр=U3C огр. В этом случае PC также ограничивает свой сигнал (сигнал задания тока U3T огр), что ограничивает ток двигателя допустимым значением Iст. Если Mc=const, то происходит разбег двигателя с постоянным ускорением

(2.12)

При этом отрабатывается угол θвых и повышается сигнал обратной связи по положению θп=kоп θвых.

Будем считать, что при времени t=t1 угол перемещения равен θвых = θ1 и сигнал на выходе РП имеет вид

(2.13)

При этом РП выйдет из ограничения и с дальнейшие ростом скорости uзс будет снижаться. Однако темп разбег двигателя пока не изменится, поскольку PC остается в режиме ограничения, вследствие чего ограничивается u3T= = Uзт огр и ток двигателя (i=IСт) При дальнейшем рост ω и θвых наступит момент (при t=t2)} когда ω=ω2, а θВых= θВых2, следовательно:

(2.14)

т.е. сигнал равен изс при При дальнейшее росте окажется, что и сигнал и3 на выходе РП станет отрицательным. При этом, как и сигнал задания тока изт, ток двигателя изменит направление и наступит режим торможения с замедлением,

(2.15)

В этом! случае PC также ограничивает u3T= = Uзт огр и ток i=IСт. Торможение закончится при t=tз, когда рассогласование по положению будет равно нулю , и двигатель остановится.

Коэффициент усиления регулятора положения может быть найден из условия, что максимальная рабочая скорость при позиционировании была равна номинальной скорости электропривода ω2 = ωР ном и при торможении с постоянным максимальным замедлением εTT max=const рассогласование по положению равно

(2.16)

Тогда подставляя в (2.14) значения из (2.16) и ω2 = ωР ном, получим коэффициент усиления РП при среднем идеальном перемещении по треугольной тахограмме скорости

(2.17)

где .

При такой настройте РП отра-ботка заданного перемещения с треугольным графиком скорости происходит без перерегулирования и дотягивания скорости.

При других значениях заданного перемещения меньших или больших настроечного , при котором был выбран kРП согласно (2.17), график скорости отличается от треугольного. Если скорость в начале торможения окажется меньше ωр ном (рис. 2.5,6). В этом случае разгон электропривода происходит до скорости ω2Р ном. Во время разгона от t0 до t2 законы изменения ω и uРП остаются такими же, как на рис. 2.5, а, так как они определяются ускорением электропривода (2.12), а равенство (2.14) достигается при меньшей скорости (ω2 = ωр ном). В процессе торможения PC ограничен до достижения скорости ωз', соответствующей времени t3', а потом PC выйдет из ограничения. Далее тормозной ток снижается., в результате чего темп торможения уменьшается и происходит так называемое дотягивание скорости на интервале времени от t3' до t4.

При разгон двигателя происходит до скорости (ω2’’ > ωр ном) (рис. 2.5, в); так как при скорости ω2 рассогласование еще достаточно велико, то РП не вывдет из режима ограничения u= = Uзс огр. Поэтому возникает установившийся процесс движения и график скорости будет трапецеидальным. Торможение при отработке начинается с большей скорости ω2’’, а процесс снижения скорости будет .происходить с перерегулированием, потому что при отработке двигатель еще будет вращаться со скоростью ω3’’, при которой PC не выйдет из режима ограничения и будет существовать тормозной момент.

Работа линейного регулятора положения xоpoшо видна при изображении фазовьгх траекторий движения НОРМ на фазовой плоскости при угловом или линейном перемещениях (рис. 2.5, г), где uc=kcω — сигнал обратной связи по скорости, пропорциональный скорости. При иастройке регулятора по среднему перемещению, когда (кривая 3), скорость двигателя изменяется ;при позиционировании без перерегулирования и дотягивания. При меньших перемещениях скорость изменяется с дотягиванием (кривые 1 и 2), а при больших — с перерегулированием (кривые 4, 5, 6).

Для того чтобы процесс торможения при остановке для любых θ3 происходил с постоянным ускорением без дотягивания и перерегулирования до ω = 0, регулятор положения должен иметь нелинейную характеристику, как видно из (2.17), при которой kРП менялся бы обратно пропорциональ-шо скорости ω. Такая характеристика получается, если продифференцировать (2.14) при ω2 = ω т и текущих значениях перемещения θ2 = θ

Откуда при и при получим

(2.18)

Учитывая, что при любом перемещении и скорости ω зависимость (2.16) сохраняется, определим начальную скорость торможения

(2.19)

и, подставляя (2.19) в (2.18), получим коэффициент усиления регулятора положения

(2.20)

Такой регулятор назвали параболическим. Зависимость вы­ходного итапряжения от ДО параболического РП согласно (2.14) и (2.20) имеет вид

(2.21)

где .

Рис. 2.6. Параболический регулятор положения: a— характеристика; б — фазовые траектории движения.

Зависимость uvn(∆θ) параболического РП показана на рис. 2.6,а (кривая 1). Однако такой параболический РП имеет недостаток, связанный с тем, что при θ → 0 kРП возрастает и теоретически стремится к бесконечности. Это может вызывать колебания и неустановившийся процесс изменения скорости. В соответствии с этим kРП в начале характеристики РП при ограничивают допустимым значением и начальный участок характеристики делают линейным, соответствующим настройке РП согласно (2.4) оптимизации контура на технический оптимум (прямая 2). Из рассмотрения фазовых траекторий движения uc=f() (рис. 2.6,б) видно, что любое заданное положение (кривые 1—5) отрабатывается без дотягивания и перерегулирования.

Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой




Дата добавления: 2013-12-13; Просмотров: 1886; Нарушение авторских прав?;


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



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2022) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.042 сек.