Замкнутые одноконтурные системы АЭП постоянного тока

В замкнутых системах АЭП имеются каналы связи, по которым в систему поступает информация о фактическом значении регулируемой величины, а также информация о возмущающем воздействии.

Все замкнутые системы могут быть в 3-х принципах работы:

- по отклонению (имеются каналы, по которым передается информация о фактическом значении регулируемой величины);

- по возмущению (положительная обратная связь, с помощью которой компенсируется возмущающее воздействие);

- комбинированные.

По характеру действия обратные связи (ОС) бывают:

а) жесткие;

б) гибкие.

Жесткие обратные связи действуют в статике и динамике, их сигнал пропорционален контролируемой величине.

U_дос = А.

Сигнал гибкой обратной связи пропорционален производной контролируемой величины и действует только в переходных процессах.

.

По направлению действия:

а) положительные U_з­ U_дос­;

б) отрицательные U_з­ U_дос¯.

Все системы АЭП бывают одноконтурные или многоконтурные.

Статические характеристики одноконтурной системы АЭП с отрицательной обратной связью по напряжению

Система АЭП с отрицательной обратной связью по напряжению представлена на рисунке 4.1, где приняты обозначения: РН – регулятор напряжения; П – преобразователь; к_пр =1 – коэффициент потенциального разделителя.

Рисунок 4.1

к_дн = к_дел ×к_пр = к_дел.

Проанализируем статический режим замкнутой системы и получим выражение для скоростной характеристики. Далее сравним жесткость этой системы с жесткостью естественной скоростной характеристики и характеристики разомкнутой системы.

а) Естественная характеристика (ЕХ)

U_н = Е + I×R_a = c_e×Ф_н×W + I×R_a;

E = c_e×Ф_н×W;

.

б) Разомкнутая система (РС)

U = E + I×(R_a + R_п),

где R_п – сопротивление преобразователя.

.

U_зн1^ЗС = 7,73В, U_зн1^РС = 0,37В, DW^ЕХ £ DW^ЗС £ DW^РС.

; .

в) Замкнутая система (ЗС) по напряжению

U_y = (U_зн – U_дн)×к_рн (если R_зн = R_дн);

Е_п = U_y×к_п = Е + I×(R_a + R_п), Е = с_е×Ф_н×W;

U_дн = U_д×к_дн, (U_д = Е_п – I×R_п = Е + I×R_a).

Е = U_y×к_п – I×(R_a + R_п) = (U_зн – U_д×к_дн)×к_п×к_рн – I×(R_a + R_п);

Е(1+к_рн×к_п×к_дн) = U_зн×к_п×к_рн – I×(R_a×к_рн×к_п×к_дн + R_a + R_п).

;

;

W = W_oi + DW^ЗС.

Анализ DW^ЗС:

1) пусть к_рн×к_п×к_дн ® ¥

DW^ЗС = I×R_a/с_е×Ф_н = DW^ЕХ;

2) при к_рн×к_п×к_дн = 0 (разорвали связь, т.е. РС)

.

Физический смысл действия отрицательной обратной связи по напряжению состоит в том, что она компенсирует падение напряжения в преобразователе и в идеале (при к₁×к₂×к₃ ® ¥) обеспечивает питание двигателя как бы от источника с нулевым внутренним сопротивлением.

Статические характеристики системы АЭП с отрицательной обратной связью по напряжению представлены на рисунке 4.2.

Определим сигнал U_зн, который надо подать, чтобы получить сигнал на выходе.

;

Рисунок 4.2

;

.

Численный пример расчета:

U_н = 220В; Е_d0 = 300В.

к_рн = 20; к_п = Е_d0 /U_{у max} = 300/10 =30;

к_дн = U_дн /U_д = U_{дн max} /U_{д max} = 10/300 = 1/30;

;

.