ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 108
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
fЗС
определяет
требуемую
скорость
вращения
электропривода.
Регулятор
скорости
состоит
из
цифрового
интегратора
ЦИ
аналогового
пропорционального
звена,
совмещенного
с
аналоговым
сумматором
С.
Напряжение
задания
uЗ
на
входе
системы
формируется
преобразователем
«частота-
напряжение»
ПЧН1.
Если
исключить
из
системы
ЦИ,
то
получим
систему
управления
с
пропорциональным
регулятором
скорости.
Сигнал
обратной
связи
uОС
формируется
с
помощью
ПЧН2.
ЦИ
включает
в
себя
3
основных
узла:
узел
разделения
входных
импульсов
по
времени,
реверсивный
счетчик,
ЦАП.
Импульсы
частот
fЗС
и
fω
разделяются
таким
образом,
чтобы
импульсы
одной
последовательности
поступали
на
вход
счетчика
во
время
паузы
второй
последовательности.
Переходная
характеристика
интегратора
при
постоянном
значении
частоты
входного
сигнала
представлена
на
рисунке
1.
11.
24
Рисунок
1.
11
-
Переходная
характеристика
цифрового
интегратора
На
характеристике
обозначено:
T
ВХ=
1
f
ВХ
–
период
импульсов
входного
сигнала,
q=
UЦИмакс
N
–
дискретность
по
уровню,
где
N
–
емкость
реверсивного
счетчика
(
максимальное
число)
,
U
ЦИмакс
–
максимальное
напряжение
на
выходе
ЦАП.
Переходная
характеристика
соответствует
интегрирующему
звену
с
передаточной
функцией
W
(
p)
=
q
T
ВХ
∙
p
=
1
T
И
∙
p
,
где
T
И
–
постоянная
времени
интегратора
T
И=
T
ВХ
q
=
T
ВХ
∙N
U
ЦИмакс
25
Изменять
T
И
в
зависимости
от
схемной
реализации
можно
изменением
опорного
напряжения
ЦАП
(
соответствует
изменению
UЦИмакс)
,
изменением
емкости
счетчика
N
,
изменением
масштаба
входной
частоты
(
T
ВХ)
.
Уровень
и
полярность
выходного
сигнала
интегратора
uЦИ
определяются
разностью
частот
uЦИ=
q
∙∫
0
t
(
f
ЗС−fω)
∙dt=
q1
∙∆φ,
где
∆
φ
–
разность
фаз
последовательностей
импульсов,
q1=
q
2∙π
В
результате
подобная
реализация
может
быть
названа
частотно-
фазовой.
Если
допустимо
пренебречь
дискретизацией
ЦИ,
то
систему
структурная
схема
модели
системы
будет
иметь
вид,
показанный
на
рисунке
1.
12.
На
схеме
обозначено:
K1,
K2
–
коэффициенты
передачи
соответствующих
ПЧН
(
должны
быть
равны
K1=
K
2=
K)
Kf
–
коэффициент
передачи
ИДС
Kf=
∆
f
ω
∆ω
Коэффициент
передачи
регулятора
скорости
KРС
определяется
исходя
из
настройки
на
технический
оптимум.
Для
определения
постоянной
времени
интегратора
преобразуем
структурную
схему,
перенеся
сигналы
uЗ
и
uОС
со
второго
сумматора
на
первый.
Преобразованная
схема
показана
на
рисунке
1.
13.
26
Полученная
передаточная
функция
регулятора
соответствует
ПИ-
регулятору.
Выбор
его
параметров
производится
исходя
из
настройки
на
симметричный
оптимум.
Процессы
в
такой
цифро-
аналоговой
системе
близки
к
процессам
в
аналоговой
системе,
но
наличие
цифровой
части
с
ИДС
позволяет
получить
более
высокую
точность
стабилизации
скорости.
[
2]
K
Р=
KРС
K
,
T
И=
T
И
K
27
Рисунок
1.
12
-
Структурная
схема
цифро-
аналоговой
системы
стабилизации
скорости
с
управлением
от
ЭВМ.
Рисунок
1.
13
-
Преобразованная
структурная
схема
цифро-
аналоговой
системы
стабилизации
скорости
с
управлением
от
ЭВМ.
28
1.
3
Корректирующие
устройства
Под
улучшением
качества
процесса
автоматического
регулирования,
помимо
повышения
точности
в
типовых
режимах,
понимается
изменение
динамических
свойств
автоматической
системы
с
целью
получения
необходимого
запаса
устойчивости
и
быстродействия.
В
этой
проблеме
основное
значение
имеет
обеспечение
запаса
устойчивости.
Это
объясняется
тем,
что
стремление
снизить
ошибки
регулирования
приводит,
как
правило,
к
необходимости
использовать
такие
значения
общего
коэффициента
усиления,
при
которых
без
принятия
специальных
мер
автоматическая
система
вообще
оказывается
неустойчивой.
[
3]
В
связи
с
этим
повышение
общего
коэффициента
усиления
до
значения,
при
котором
обеспечивается
выполнение
требований
к
точности,
обычно
может
производиться
только
при
одновременном
повышении
запаса
устойчивости
автоматической
системы,
что
осуществляется
при
помощи
так
называемых
корректирующих
устройств.
При
решении
задач
повышения
запаса
устойчивости
проектируемой
автоматической
системы
прежде
всего
необходимо
попытаться
рациональным
образом
изменить
ее
параметры
(
коэффициенты
усиления
и
постоянные
времени)
так,
чтобы
удовлетворять
требованиям
качества
регулирования,
которые
определяются
критериями
качества.
При
невозможности
решить
эту
задачу
в
рамках
имеющейся
автоматической
системы
приходится
идти
на
изменение
ее
структуры.
Для
этой
цели
обычно
используется
введение
в
автоматическую
систему
так
называемых
корректирующих
средств,
которые
должны
изменить
динамику
всей
автоматической
системы
в
нужном
направлении.
К
корректирующим
средствам
относятся,
в
частности,
корректирующие
звенья,
представляющие
собой
динамические
звенья
с
определенными
передаточными
функциями.
В
случаях,
когда
корректирующие
звенья
используются
именно
для
повышения
устойчивости
автоматической
системы
или
для
обеспечения
ее
29
запаса
устойчивости,
они
называются
иногда
демпфирующими
или
стабилизирующими
звеньями.
При
этом
имеется
в
виду,
что
звенья
демпфируют
колебания,
которые
возникают
в
автоматической
системе.
Термин
"
корректирующие
звенья"
является
более
широким
и
используется
для
звеньев,
которые
вводятся
в
автоматическую
систему
для
изменения
ее
статических
или
динамических
свойств
с
различными
целями.
Получение
требуемого
быстродействия
обычно
обеспечивается
при
проектировании
автоматической
системы
посредством
выбора
соответствующих
элементов
системы
регулирования.
Однако
возможно
улучшение
быстродействия
автоматической
системы
посредством
использования
корректирующих
средств.
Необходимо
заметить,
что
проблема
получения
в
автоматической
системе
требуемых
качественных
показателей
-
точности,
запаса
устойчивости
и
быстродействия
-
является
единой
и
ни
один
из
входящих
в
нее
вопросов
не
может
решаться
в
отрыве
от
других.
Это
делает
всю
проблему
весьма
сложной,
что
заставляет
в
некоторых
случаях
получить
требуемое
решение
посредством
последовательного
приближения
и
рассмотрения
многих
вариантов.
Одним
из
приемов
обеспечения
устойчивости
и
запаса
устойчивости
автоматической
системы
является
введение
в
нее
дополнительного
элемента,
который
исправляет,
корректирует
свойства
исходной
автоматической
системы,
и
называется
корректирующим
элементом.
Если
этот
элемент
достаточно
сложен,
то
он
называется
корректирующим
устройством.
Т.
о.
корректирующее
устройство
-
это
функциональный
элемент
автоматической
системы,
обеспечивающий
требуемые
для
нее
потребительские
качества.
[
3]
Смысл
введения
в
автоматическую
систему
корректирующих
устройств
можно
пояснить,
рассмотрев
их
влияние
на
изменение
частотных
характеристик
автоматической
системы.
Неустойчивая
автоматическая
система
может
быть
приведена
к
устойчивой
путем
коррекции
АФЧХ
с
обеспечением
достаточного
запаса
устойчивости.
30
Отметим
основные
особенности
постановки
и
решения
задачи
синтеза
корректирующих
устройств:
1.
Обычно
автоматическая
система
содержит
объект
регулирования
и
звенья
с
трудно
изменяемыми
параметрами
и
характеристиками,
а
также
она
содержит
звенья
с
легко
изменяемыми
параметрами
и
характеристиками,
которые
служат
для
придания
автоматической
системе
требуемых
динамических
свойств.
Эти
функции
возлагаются
на
корректирующие
устройства
автоматических
систем;
2.
При
синтезе
корректирующих
устройств
важно
знать
оптимальные
динамические
характеристики
автоматической
системы,
к
реализации
которых
следует
стремиться.
Условия
качества
работы
задаются
лишь
на
верхние
допустимые
границы
отдельных
показателей
качества.
Они
ограничивают
лишь
область
допустимых
значений,
но
не
определяют
однозначно
характер
переходного
процесса.
Поэтому
задачей
синтеза
корректирующих
устройств
является
получение
требуемого
качества
работы,
определяемого
областью
допустимых
значений
регулируемой
определяет
требуемую
скорость
вращения
электропривода.
Регулятор
скорости
состоит
из
цифрового
интегратора
ЦИ
аналогового
пропорционального
звена,
совмещенного
с
аналоговым
сумматором
С.
Напряжение
задания
uЗ
на
входе
системы
формируется
преобразователем
«частота-
напряжение»
ПЧН1.
Если
исключить
из
системы
ЦИ,
то
получим
систему
управления
с
пропорциональным
регулятором
скорости.
Сигнал
обратной
связи
uОС
формируется
с
помощью
ПЧН2.
ЦИ
включает
в
себя
3
основных
узла:
узел
разделения
входных
импульсов
по
времени,
реверсивный
счетчик,
ЦАП.
Импульсы
частот
fЗС
и
fω
разделяются
таким
образом,
чтобы
импульсы
одной
последовательности
поступали
на
вход
счетчика
во
время
паузы
второй
последовательности.
Переходная
характеристика
интегратора
при
постоянном
значении
частоты
входного
сигнала
представлена
на
рисунке
1.
11.
24
Рисунок
1.
11
-
Переходная
характеристика
цифрового
интегратора
На
характеристике
обозначено:
T
ВХ=
1
f
ВХ
–
период
импульсов
входного
сигнала,
q=
UЦИмакс
N
–
дискретность
по
уровню,
где
N
–
емкость
реверсивного
счетчика
(
максимальное
число)
,
U
ЦИмакс
–
максимальное
напряжение
на
выходе
ЦАП.
Переходная
характеристика
соответствует
интегрирующему
звену
с
передаточной
функцией
W
(
p)
=
q
T
ВХ
∙
p
=
1
T
И
∙
p
,
где
T
И
–
постоянная
времени
интегратора
T
И=
T
ВХ
q
=
T
ВХ
∙N
U
ЦИмакс
25
Изменять
T
И
в
зависимости
от
схемной
реализации
можно
изменением
опорного
напряжения
ЦАП
(
соответствует
изменению
UЦИмакс)
,
изменением
емкости
счетчика
N
,
изменением
масштаба
входной
частоты
(
T
ВХ)
.
Уровень
и
полярность
выходного
сигнала
интегратора
uЦИ
определяются
разностью
частот
uЦИ=
q
∙∫
0
t
(
f
ЗС−fω)
∙dt=
q1
∙∆φ,
где
∆
φ
–
разность
фаз
последовательностей
импульсов,
q1=
q
2∙π
В
результате
подобная
реализация
может
быть
названа
частотно-
фазовой.
Если
допустимо
пренебречь
дискретизацией
ЦИ,
то
систему
структурная
схема
модели
системы
будет
иметь
вид,
показанный
на
рисунке
1.
12.
На
схеме
обозначено:
K1,
K2
–
коэффициенты
передачи
соответствующих
ПЧН
(
должны
быть
равны
K1=
K
2=
K)
Kf
–
коэффициент
передачи
ИДС
Kf=
∆
f
ω
∆ω
Коэффициент
передачи
регулятора
скорости
KРС
определяется
исходя
из
настройки
на
технический
оптимум.
Для
определения
постоянной
времени
интегратора
преобразуем
структурную
схему,
перенеся
сигналы
uЗ
и
uОС
со
второго
сумматора
на
первый.
Преобразованная
схема
показана
на
рисунке
1.
13.
26
Полученная
передаточная
функция
регулятора
соответствует
ПИ-
регулятору.
Выбор
его
параметров
производится
исходя
из
настройки
на
симметричный
оптимум.
Процессы
в
такой
цифро-
аналоговой
системе
близки
к
процессам
в
аналоговой
системе,
но
наличие
цифровой
части
с
ИДС
позволяет
получить
более
высокую
точность
стабилизации
скорости.
[
2]
K
Р=
KРС
K
,
T
И=
T
И
K
27
Рисунок
1.
12
-
Структурная
схема
цифро-
аналоговой
системы
стабилизации
скорости
с
управлением
от
ЭВМ.
Рисунок
1.
13
-
Преобразованная
структурная
схема
цифро-
аналоговой
системы
стабилизации
скорости
с
управлением
от
ЭВМ.
28
1.
3
Корректирующие
устройства
Под
улучшением
качества
процесса
автоматического
регулирования,
помимо
повышения
точности
в
типовых
режимах,
понимается
изменение
динамических
свойств
автоматической
системы
с
целью
получения
необходимого
запаса
устойчивости
и
быстродействия.
В
этой
проблеме
основное
значение
имеет
обеспечение
запаса
устойчивости.
Это
объясняется
тем,
что
стремление
снизить
ошибки
регулирования
приводит,
как
правило,
к
необходимости
использовать
такие
значения
общего
коэффициента
усиления,
при
которых
без
принятия
специальных
мер
автоматическая
система
вообще
оказывается
неустойчивой.
[
3]
В
связи
с
этим
повышение
общего
коэффициента
усиления
до
значения,
при
котором
обеспечивается
выполнение
требований
к
точности,
обычно
может
производиться
только
при
одновременном
повышении
запаса
устойчивости
автоматической
системы,
что
осуществляется
при
помощи
так
называемых
корректирующих
устройств.
При
решении
задач
повышения
запаса
устойчивости
проектируемой
автоматической
системы
прежде
всего
необходимо
попытаться
рациональным
образом
изменить
ее
параметры
(
коэффициенты
усиления
и
постоянные
времени)
так,
чтобы
удовлетворять
требованиям
качества
регулирования,
которые
определяются
критериями
качества.
При
невозможности
решить
эту
задачу
в
рамках
имеющейся
автоматической
системы
приходится
идти
на
изменение
ее
структуры.
Для
этой
цели
обычно
используется
введение
в
автоматическую
систему
так
называемых
корректирующих
средств,
которые
должны
изменить
динамику
всей
автоматической
системы
в
нужном
направлении.
К
корректирующим
средствам
относятся,
в
частности,
корректирующие
звенья,
представляющие
собой
динамические
звенья
с
определенными
передаточными
функциями.
В
случаях,
когда
корректирующие
звенья
используются
именно
для
повышения
устойчивости
автоматической
системы
или
для
обеспечения
ее
29
запаса
устойчивости,
они
называются
иногда
демпфирующими
или
стабилизирующими
звеньями.
При
этом
имеется
в
виду,
что
звенья
демпфируют
колебания,
которые
возникают
в
автоматической
системе.
Термин
"
корректирующие
звенья"
является
более
широким
и
используется
для
звеньев,
которые
вводятся
в
автоматическую
систему
для
изменения
ее
статических
или
динамических
свойств
с
различными
целями.
Получение
требуемого
быстродействия
обычно
обеспечивается
при
проектировании
автоматической
системы
посредством
выбора
соответствующих
элементов
системы
регулирования.
Однако
возможно
улучшение
быстродействия
автоматической
системы
посредством
использования
корректирующих
средств.
Необходимо
заметить,
что
проблема
получения
в
автоматической
системе
требуемых
качественных
показателей
-
точности,
запаса
устойчивости
и
быстродействия
-
является
единой
и
ни
один
из
входящих
в
нее
вопросов
не
может
решаться
в
отрыве
от
других.
Это
делает
всю
проблему
весьма
сложной,
что
заставляет
в
некоторых
случаях
получить
требуемое
решение
посредством
последовательного
приближения
и
рассмотрения
многих
вариантов.
Одним
из
приемов
обеспечения
устойчивости
и
запаса
устойчивости
автоматической
системы
является
введение
в
нее
дополнительного
элемента,
который
исправляет,
корректирует
свойства
исходной
автоматической
системы,
и
называется
корректирующим
элементом.
Если
этот
элемент
достаточно
сложен,
то
он
называется
корректирующим
устройством.
Т.
о.
корректирующее
устройство
-
это
функциональный
элемент
автоматической
системы,
обеспечивающий
требуемые
для
нее
потребительские
качества.
[
3]
Смысл
введения
в
автоматическую
систему
корректирующих
устройств
можно
пояснить,
рассмотрев
их
влияние
на
изменение
частотных
характеристик
автоматической
системы.
Неустойчивая
автоматическая
система
может
быть
приведена
к
устойчивой
путем
коррекции
АФЧХ
с
обеспечением
достаточного
запаса
устойчивости.
30
Отметим
основные
особенности
постановки
и
решения
задачи
синтеза
корректирующих
устройств:
1.
Обычно
автоматическая
система
содержит
объект
регулирования
и
звенья
с
трудно
изменяемыми
параметрами
и
характеристиками,
а
также
она
содержит
звенья
с
легко
изменяемыми
параметрами
и
характеристиками,
которые
служат
для
придания
автоматической
системе
требуемых
динамических
свойств.
Эти
функции
возлагаются
на
корректирующие
устройства
автоматических
систем;
2.
При
синтезе
корректирующих
устройств
важно
знать
оптимальные
динамические
характеристики
автоматической
системы,
к
реализации
которых
следует
стремиться.
Условия
качества
работы
задаются
лишь
на
верхние
допустимые
границы
отдельных
показателей
качества.
Они
ограничивают
лишь
область
допустимых
значений,
но
не
определяют
однозначно
характер
переходного
процесса.
Поэтому
задачей
синтеза
корректирующих
устройств
является
получение
требуемого
качества
работы,
определяемого
областью
допустимых
значений
регулируемой