Выбор структуры системы стабилизации скорости

На рис. 6.9 представлены структуры соответственно статической (рис. 6.9,я), астатической (рис. 6.9, в) и комбинированной (рис. 6.9, в) систем стабилизации скорости со. Здесь W_Q — ОУ, состоящий из двигателя и преобразователя; К_у — промежуточный.

Рис. 6.9. Вариант структур систем стабилизации: а — статической; б — астатической; в — комбинированной усилитель с коэффициентом усиления Р; К (р) — передаточная функция звена в канале компенсации возмущения; К_? — регулятор; &ос ^— обратная связь по скорости; — интегрирующее звено регулятора астатической системы; М_с — момент статической нагрузки, являющийся основным возмущением.

На рис. 6.10 приведены графики переходных процессов при возмущающем воздействии, представляющие собой идеализированные предельные диаграммы изменения отклонения скорости Дсо и тока / в статической (рис. 6.10, а) и астатической (рис. 6.10, б) системах. Основным (расчетным) возмущающим воздействием считают скачок статического момента на валу двигателя Л/_с или пропорциональный ему ток /_с = MJc. Максимальное динамиче;

Рис. 6.10. Предельные диаграммы систем: а — статической; б — астатической скос отклонение скорости До>_тах под действием этого возмущения при достижении током / значения /_с за время /₀ определяется выражением.

где М — электромагнитный момент двигателя, М = с/.

Если считать, что скорость изменения момента на отрезке ОА линейна (см. рис. 6.10, а, б) и предельно допустима по условиям коммутации в двигателе, т. е. ограничена допустимым значением производной тока якоря d//d/, то при М_с = Л/_н:

где М_н — номинальный момент двигателя; х — относительное допустимое значение производной тока якоря двигателя:

Если в справочных данных на серию двигателей значение х не указано, то оно принимается равным 40…50 — для двигателей малой и средней мощности и 20… 30 — для двигателей большой мощности (> 100 кВт). Выражение Да)_тах можно также представить, учитывая что е = с<�о, Г_м = JRq/c², в виде.

Отсюда максимальное относительное динамическое отклонение.

Требуемое установившееся относительное статическое отклонение скорости определяется исходя из заданного статизма S_x и диапазона регулирования D = а)_н/(о_н/), где а)_н — номинальная, а оо_Н0 — низшая при номинальном моменте скорости, по формуле.

Как показывает практика проектирования, можно считать, что, если

или v/v_max < 1/m, где обычно т = 10, требования к точности высоки и целесообразен выбор астатической или комбинированной системы (см. рис. 6.9, 5, в). При v/v_max > /т в системе статического регулирования при ступенчатом возмущении возможен апериодический переходный процесс и требования к точности низкие. В этом случае может быть выбрана статическая система (см. рис.

6.9, а). Обычно можно принимать т = 10, поскольку в этом случае, чтобы удовлетворить ограничению d//d/ и одновременно выполнить статическую точность, приходится формировать процесс, близкий к процессу в астатической системе. Если 1 «v_ma*< v < /и, возможно применение как статического, так и астатического управления.

Комбинированное управление в системах стабилизации скорости не нашло широкого распространения из-за трудности измерения основного возмущения — момента сил сопротивления на валу двигателя. Однако при косвенном определении статического момента возможно применение и этого способа управления.

Таким образом, для построения структур систем стабилизации скорости высокой точности могут быть рекомендованы астатические способы управления, реализуемые с помощью синтеза ПИрегуляторов, основанного на применении метода ЛЧХ либо методов последовательной коррекции, распределения корней и др.

Если в системе стабилизации допустимы более низкие точности, то структурное решение можно осуществлять на базе Пили П ИД-регуляторов.

Контрольные вопросы

• 1. Поясните схему и назначение основных элементов типовой промышленной САУ.
• 2. В чем состоит отличие укрупненной схемы САУ от типовой промышленной схемы?
• 3. Как изменяется работа САУ при наличии отрицательной и положительной ОС?
• 4. Для чего в САУ используются отрицательная и положительная ОС?
• 5. Как включается регулятор в САУ?
• 6. Какие вилы регуляторов используются в промышленных САУ?
• 7. Что такое параметры настройки регулятора?
• 8. Каковы графики процессов регулирования параметров статического объекта в системах с П-, И-, ПИи ПИД-регуляторами?
• 9. Каким образом строится структурная схема САУ?
• 10. Как составляются операторные уравнения и передаточные функции САУ?
• 11. Как строятся структурные схемы установившегося движения?
• 12. Как выбираются структурные схемы стабилизации скорости?