Файл: 6_Глава 4.doc

Величина статической ошибки, возникающей при приложении момента нагрузки М_с, будет зависеть от жесткости механических характеристик (см. 4.3). Разомкнутая система управления не может автоматически компенсировать или уменьшить ошибку по возмущению.

В замкнутой системе управления с жесткой отрицательной обратной связью по контролируемому параметру (в рассматриваемом случае по скорости) величина этого параметра через датчик скорости с передаточным коэффициентом к_с подается с отрицательным знаком на вход системы регулирования

. (4.6)

Таким образом, регулирование скорости производится по величине ошибки, т.е. разности между заданным и действующим значениями скорости

. (4.7)

Рассмотрим механизм действия отрицательной обратной связи (рис. 4.5). Пусть характеристики 1 - механические характеристики привода с разомкнутой системой управления. Если задано значение скорости _0зад, то при М_с=0 привод будет работать с заданной скоростью. При приложении нагрузки М_с и разомкнутой системе регулирования скорость двигателя снизится на величину , пропорциональную отрезкуав. При этом двигатель работает на механической характеристике, определяемой прямой _0зад-в, имеющей жесткость , и просадка скорости определяется величиной .

В замкнутой системе регулирования процесс изменения скорости протекает иначе. После приложения нагрузки скорость начнет снижаться. При этом будет уменьшаться сигнал обратной связи по скорости к_с, в результате чего разность (х_зад-х_осс) увеличится, а, следовательно, увеличится сигнал задания скорости _зад

. (4.8)

Увеличение сигнала задания скорости холостого хода произойдет до величины _об, и двигатель автоматически перейдет на механическую характеристику _об-б и после завершения переходного процесса будет работать в точке б. В результате установившаяся ошибка скорости составит , определяемую отрезкомаб, существенно меньшим, чем это было бы в разомкнутой системе

---

. (4.9)

Если статический момент равен М_сг, то привод будет работать в точке г, если М_с=М_се, то привод будет работать в точке е.

Мы видим, что механическая характеристика замкнутой системы представляет собой совокупность точек _0зад-г-б-д-е, принадлежащих механическим характеристикам разомкнутой системы с различными значениями скорости холостого хода. Жесткость механической характеристики замкнутой системы (прямая 2) будет выше жесткости характеристик разомкнутой системы.

Механическая характеристика замкнутой системы будет

,

где ₀ определяется из (4.8)

,

,

откуда ,

обозначив к_ук_с=К – коэффициент усиления разомкнутой системы (при разрыве обратной связи по скорости), получим

или

,

где: (4.10)

Мы видим, что жесткость механических характеристик в замкнутой системе увеличивается по сравнению с жесткостью механических характеристик разомкнутой системы в (1+К) раз.

Следовательно, статическая ошибка уменьшается в (1+К) раз

. (4.11)

Сопоставив с (4.9), получим (см. рис.4.5)

.

Таким образом, введение отрицательной обратной связи по скорости повышает жесткость механических характеристик привода, уменьшает статическую ошибку, расширяет диапазон регулирования скорости. Введение обратной связи по скорости также сказывается на динамических характеристиках привода – повышается быстродействие привода. Показатели качества регулирования, характеризующие динамические свойства привода, рассмотрены в главе 8.

---

Пример 4.1. Электропривод имеет линейные механические характеристики с жесткостью Нм.с. Номинальный моментМ_н=50 Нм. Наибольшее значение скорости холостого хода ω₀=104,6 1/с. Найти величину диапазона регулирования скорости, который обеспечивает данный электропривод, если момент на валу двигателя может изменяться в пределах 0,15М_н≤М_с≤1,2М_н и требуемая точность поддержания заданной скорости составляет 10%. Какой должна быть жесткость механических характеристик, чтобы достичь диапазона регулирования D=100.

Решение. Диапазон регулирования определим по формуле (4.5):

Для того, чтобы достичь диапазона регулирования D₁=100, жесткость механических характеристик нужно повысить до значения

Увеличения жесткости механических характеристик можно добиться, применив замкнутую по скорости систему регулирования и повысив общий коэффициент усиления разомкнутой системы.

---

Контрольные вопросы

1. Назовите технические требования, которые определяют необходимость применения регулируемого электропривода.

2. Что такое диапазон регулирования по скорости?

3. От какого параметра зависит диапазон регулирования скорости электропривода?

4. В чем разница между абсолютной и относительной статическими ошибками?

5. Какая обратная связь применяется для повышения жесткости механических характеристик электропривода?

6. Во сколько раз повышается жесткость механических характеристик электропривода с замкнутой системой управления по сравнению с разомкнутой?

7. Во сколько раз уменьшается статическая ошибка при использовании замкнутой по скорости системы управления по сравнению с разомкнутой?

8. Что представляет собой механическая характеристика электропривода с замкнутой по скорости системой управления?

9. Какие меры следует принять в системе управления, чтобы повысить диапазон регулирования электропривода?

10. Что дает с точки зрения улучшения статических характеристик привода введение отрицательной обратной связи по скорости?

102

---