Оценка статической точности и динамики системы управления. Определение результирующих погрешностей

Принцип построения замкнутой системы управления положением. Система управления скоростью как подсистемы управления положением

Системы регулирования положения представляют собой класс систем с чрезвычайно широким диапазоном назначений. Онн нахо­дят применение в различных промышленных установках и роботах в качестве систем наведения антенн, оптических телескопов, и ра­диотелескопов, ддя стабилизации различных платформ в условиях качки оснований, на которых монтируются эти платформы, и т.д. Мощность исполнительных двигателей составляет от единиц и десятков ватт до десятков и сотен киловатт, их питание осущест­вляется от электромашинных, тирксторных преобразователей или транзисторных усилителей мощности. Большую группу приводов с регулированием положения составляют гидравлические и пнев­матические приводы, которые здесь не рассматриваются.

Контроль положения осуществляется с помощью датчиков, которые в аналоговой илн дискретной форме дают информацию о перемещении рабочего органа механизма на протяжении всего пути. В качестве датчиков используются сельсины, вращающиеся трансформаторы, индуктоснны, импульсные и цифровые датчики и др.

В большинстве случаев мощные промышленные системы управ­ления положением строятся сегодня по принципам подчиненного регулирования при питании двигателей постоянного тока от ТП. При этом внутренние контуры тока и скорости выполняются, как это было описано в п. 2-2-2, но к ним добавляется цифровой или аналоговый контур регулирования положения. На рис. 6-1 пока­зана схема системы управления положением, а которой при пере­ключении переключателя П может быть осуществлено замыкание аналогового или цифрового внешнего контура.

В первом случае измерительным элементом являются сельсины, работающие а трансформаторном режиме. Сельсин-приемник (СП) связан с исполнительным органом (МО), который приводится двигателем М через редуктор Рд. Подача иа вход управляющего воздействия, которым является поворот сельсина-датчика (СД) на некоторый угол ф_у относительно согласованного с сельсином-приемником положения, вызывает появление на его однофазной обмотке напряжения переменного тока «_с;,_я, значение которого определяется значением угла рассогласования, э фаза — направ­лением поворота относительно согласованного положеиня, т. е. зиа-ком угла. С помощью фазочувстьштельного выпрямителя (ФВЧ) это напряжение выпрямляется, причем полярность напряже­ния Мф_,_в определяется знаком рассогласования. Напряжение, появившееся на выходе регулятора положения (РП), воздействует на вход контура скорости, и двигатель вращается, отрэбагызая рассогласование до тех пор, пока ие установится равенство ф - ф_у. Параметрами, характеризующими неизменяемую часть контура положения, являются передаточное число редуктора (, коэффи­циент передачи пары сельсинов. При сравнительно неболь­ших значениях напряжения Uccд регулятор положения ограничи­вается, т. е. замкнутому контуру положения соответствует работа в начальной, близкой к линейной части синусоиды.

В ряде случаев для повышения точности работы при малых рассогласованиях система снабжается датчикам» грубого н точного отсчетов. В этом случае в диапазоне малых углов рассогласования работает система точного отсчета, в которой датчик соединен с ва­лом ИО через повышающий редуктор, а прн больших рассогласо­ваниях контроль положения осуществляется датчиком грубого отсчета, непосредственно связанным с исполнительным валом.

При ограничении выходного напряжения РП значением U_рпогр максимальная скорость двигателя не превышает номинального значения W.

Система управления положением в режиме позиционирования. Требования к статической точности и динамике.

Позиционированием называют такой режим работы системы управления положением, при котором задачей системы является перемещение рабочего органа механизма из одного фиксирован­ного положения в другое. Характер траектории перемещения при этом важен лишь постольку, поскольку он обеспечивает минималь­ное время перемещения, т. е. максимальную производительность механизма, без сколько-нибудь значительного перерегулирования по положению. Позиционные системы находят широкое распростра­нение в различных отраслях техники, в частности в металлургии, станкостроении, подъемно-транспортных механизмах и др.

При рассмотрении позиционной системы разли­чают: а) малые перемещения, при которых ни один из регуляторов не ограничивается н система работает как линейная; б) средние перемещения, прн которых отработка происходит при ограниче­нии регулятора скорости (РС), т. е. при ограничении якорного тока, но участок работы с постоянной скоростью отсутствует; в) большие перемещения, при отработке которых в течение опре­деленного времени двигатель работает на установившейся скорости в результате ограничения РП, а РС ограничивается при разгоне н торможении.

В большинстве промышленных электроприводов, оснащенных позиционными системами, наилучшим считается такой процесс отработки среднего перемещения, при котором скорость изменяется по треугольному графику. Это позволяет в полной мере использо­вать перегрузочную способность двигателя и исключает возник­новение перерегулирования по положению. Для обеспечения та­кого характера отработки при данном значении заданного пере­мещения требуется определенное значение коэффициента пере­дачи РП.

При рассмотрении отработки системой средних и больших пере­мещений обычно делается упрощающее допущение [381: считается, что токовый контур обладает высоким быстродействием, а постоян­ная времени фильтра тахогенератора Т_яс равна нулю.

24.Расчёт параметров регулятора положения, исходя из требований отработки малых перемещений.

.Настройка в случае малых перемещений.Настройку будем рассматривать в относительных единицах, выбрав базовые значения: момента Mб=Mн, скорости ωб=ωн, тока Iяб=Mб/(KΦ) и напряжения Uдсб=kдсωн. Базовое значение напряжения на выходе регулятора положения определяется как Uрпб. За базовое значение угла принимается угол, на который повернется рабочий орган при постоянной скорости ω=ωб за время t=tб: φб=ωбtб/q, где q – передаточное отношение редуктора. Тогда базовое значение напряжения датчика угла будет Uдуб=kдуkдсφб. Учитывая, что угол связан со скоростью интегральным соотношением, в относительных единицах имеем φ=ω/(tбp). Структурная схема привода в относительных единицах получит вид рис. 1

Рис. 1 Структурная схема следящего привода в режиме позиционирования при малых перемещениях, представленная в относительных единицах.В соответствии с ней передаточная функция разомкнутой системы записывается выражением

Для определения параметров регулятора положения заменим замкнутый контур скорости апериодическим звеном

где Tωз=2Tμω – эквивалентная постоянная времени замкнутого контура скорости.

Тогда для настройки системы на оптимум по модулю надо применить пропорциональный регулятор скорости

Удобно за базовое значение времени принять tб=1 с. ТогдаСвязь между коэффициентом усиления в абсолютных и относительных единицах определяется соотношением