Замкнутые системы управления

Рефераты / Производство и технологии / Замкнутые системы управления

DY1Р- падение регулируемой переменой в разомкнутой системе при действии f1;

Yo- значение регулируемой переменной при f1=0 по характеристике замкнутой системы;

Y01- значение регулируемой переменной при f1=0 по характеристике разомкнутой системы, проходящей через точку (Y1;f1) характеристики.

Следовательно: величины Sx и Sf обратно пропорциональны величине К, а Sf, кроме этого, зависи

т от величины задания Х, т.е. максимален на нижнем диапазоне регулирования при Х=Хmin.

Рис. 10

Динамическая характеристика замкнутой СУЭП отражает поведение системы в переходном процессе (п/п) пуска, торможения, регулирования скорости, наброса и сброса нагрузки, т.е. при изменении задающего или возмущающего воздействия. При исследовании системы применяют воздействие в виде скачка: x(t) = X |(t) и f1(t) = F1|(t), где |(t)- единичная ступенчатая функция.

Прямые показатели качества:

Рис 11

Быстродействие- продолжительность п/п, т.е. длительность tп/п до условно установившегося значения регулируемой переменной, когда ее отклонение не превышает a (3 ¸ 5% от установившегося значения) т.е.

(Y(t)- Y)/(Y- Yнач) £ a.

От быстродействия зависят: динамическая ошибка в системе стабилизации при набросе нагрузки, точность в системах следящих и программного управления. Быстродействие системы ограничивается перегрузочной способностью двигателя, di/dt, допустимым ускорением механизма.

Перерегулирование - отклонение величины max превышения регулируемого параметра над установившемся значением к величине приращения ее установившейся величины. Обычно tдоп. £ 18 ¸ 30%, иногда tдоп.= 0 (привода подачи станков).

Число колебаний регулируемой величины за время tп/п- определяет демпфирование колебаний в системе. Обычно число колебаний не более трех для избежания резонанса в ЭП.

Для систем, работающих в режиме пуска торможения, оптимальным по быстродействию будет трапецеидальный график изменения крутящего момента ЭД (при Мс = 0). Время переходного процесса будет минимально, если п/п будет происходить при :

Мmax = Мmaxдоп;

dМ/dt = мах доп., соответствует eдоп. (рис. );

Мmaxдоп и eдоп (допустимое ускорение) определяются перегрузочной способностью двигателя, механизма передачи, технологическими характеристиками.

Формирование требуемых переходных процессов производится за счет линейных законов изменения или формирования сложных зависимостей задания Х(t) для нескольких контуров регулирования.

Проектирование СУЭП с заданными показателями качества невозможно без анализа и исследования модели САУЭП. Моделью может быть реальное техническое устройство и абстрактное математическое описание, т.е. различают моделирование физическое и математическое. В основу физического моделирования положено изучение процессов на моделях одной физической природы с оригиналом. Математическое моделирование основано на тождественности дифференциальных уравнений, описывающих процессы в оригинале и функциональные зависимости между выходными величинами на модели. Математическое моделирование позволяет прогнозировать динамические характеристики реальной системы при свойственных ей внешних воздействиях, определить показатели качества системы и их соответствие заданию. Математическое моделирование реализуют на ЭВМ. Машинное моделирование наиболее широко применяется в форме структурного моделирования.

Математическая модель при структурном моделировании представляет собой систему дифференциальных уравнений, каждое из которых представляет элементы САУЭП: преобразователь, якорную цепь двигателя и его механическую часть, регуляторы, цепи обратных связей и другое. Составлять математическую модель удобно на основании структурной схемы для исследования динамики СУЭП. При составлении дифференциального уравнении, описывающего звено ЭП, учитываются его статические и динамические характеристики: коэффициент передачи звена, постоянные времени.

Рис. 12

Тиристорный преобразователь в динамике представляет сложное нелинейное звено, что связано с его неполной управляемостью. Частота управления ограничена

wк = mwo/2,

где

wо = 2pfс; fс = 50 Гц; m- число фаз. (рис. 12).

СИФУ - система импульсно-фазового управления тиристорами;

СВП - собственно вентильный преобразователь.

При безинерционном СИФУ передаточная функция ТП,

Wтп=Dе(Р)/DUу(Р)=Кпе-tр- импульсное звено чистого запаздывания; где

t- среднестатическое запаздывание: t=1/Рпfc;

Рп- число пульсаций за период;

fс- частота сети.

Импульсное звено чистого запаздывания аппроксимируется апериодическим звеном:

где

Если на входе СИФУ находится фильтр (апериодическое звено) для уменьшения помех с постоянной времени Тф, передаточная функция ТП примет вид:

Дифференциальное уравнение, описывающее зависимость между Еп и Uу ТП:

Кп- статический коэффициент передачи ТП. В зависимости от вида опорного напряжения СИФУ Кп может быть постоянной или переменной величиной. (рис. 13).

Рис. 13

При синусоидальном опорном напряжении статическая характеристика ТП линейная, т.е. Кп = const. При пилообразном опорном напряжении статическая характеристика нелинейна. Такой ТП моделировать сложнее. Внутренне сопротивление и индуктивность силовой цепи ТП учитываются в эквивалентных параметрах якорной цепи двигателя, питаемого от ТП.

В оптимизированных замкнутых системах Тп принимают за некомпенсированную постоянную времени Тm=Тп=(3¸20) мс.

Генератор постоянного тока