Системы управления с отрицательной обратной связью по скорости.

Структурная схема замкнутой системы с жесткой отрицательной обратной связью по скорости ДПТ показана на рис. 3.19, а. Ее основу составляет разомкнутая схема П﷓ Д. На валу ДПТ находится датчик скорости – тахогенератор ТГ (BR), выходное напряжение которого U_тг, пропорциональное скорости ДПТ w, является сигналом обратной связи.

Коэффициент пропорциональности g носит название коэффициента обратной связи по скорости и определяется данными тахогенератора.

Сигнал обратной связи U_тг=U_{о, с} сравнивается с задающим сигналом скорости U_{з, с}, и их разность в виде сигнала рассогласования (ошибки) U_вх. подается на вход дополнительного усилителя У, который с коэффициентом k_y усиливает сигнал рассогласования U_вх и подает его в виде сигнала управления U_y на вход преобразователя П.

В целях получения формул для характеристик ДПТ в замкнутой системе воспользуемся выражениями (3.30) и (3.31) характеристик разомкнутой системы, а также следующими соотношениями:

(3.35)

(3.36)

Заменяя в (3.30) и (3.31) последовательно U_y на его выражение из (3.36) и далее U_вх, на его выражение из (3.35), после несложных преобразований получаем следующие формулы для характеристик ДПТ в замкнутой системе:

(3.37)

(3.38)

где с=kФ_ном; –общий коэффициент усиления системы.

Для анализа жесткости получаемых характеристик сопоставим перепады скорости в разомкнутой Dw_р и замкнутой Dw_з системах при одном и том же токе или моменте. Согласно (3.30), (3.31), (3.37) и (3.38) имеем

(3.39)

(3.40)

Так как k_c> 0, то всегда Dw_з< Dw_р, т.е. жесткость получаемых характеристик в замкнутой системе больше жесткости характеристик в разомкнутой системе. Это показано на рис. 3.19, б, где для сравнения приведены характеристики ДПТ в разомкнутой (прямая 3) и замкнутой (прямая 2) системах. На этом же рисунке приведены характеристики замкнутой системы при меньших значениях задающего сигнала U_{з, с} (прямые 4 и 5), которые располагаются параллельно характеристике 2.

Для нахождения предельной по жесткости характеристики будем увеличивать коэффициент усиления системы k_с. Из (3.40) видно, что при k_с®¥ Dw_з®0, т.е. в пределе в данной замкнутой системе может быть получена абсолютно жесткая характеристика. Эта характеристика изображена на рис. 3.19, б в виде штриховой линии 1.

Отметим, что абсолютно жесткая механическая характеристика на практике не реализуется из-за существенного ухудшения при этом динамики электропривода. Предельные коэффициенты усиления и обратных связей ограничиваются по условиям получения заданных динамических свойств электропривода.

Рассмотрим физическую сторону процесса регулирования скорости в данной системе. Предположим, что ДПТ работает в установившемся режиме с некоторой скоростью и по каким-то причинам увеличился момент нагрузки М_с. Так как развиваемый ДПТ момент стал меньше момента нагрузки, его скорость начнет снижаться и соответственно будет снижаться сигнал обратной связи по скорости U_тг. Это, в свою очередь, согласно (3.35) вызовет увеличение сигналов рассогласования U_вх и управления U_у и приведет к повышению ЭДС преобразователя, а следовательно, и скорости ДПТ.

При уменьшении момента нагрузки обратная связь действует в другом направлении, приводя к снижению ЭДС преобразователя. Таким образом, благодаря наличию обратной связи осуществляется автоматическое регулирование ЭДС преобразователя и тем самым подводимого к ДПТ напряжения, за счет чего получаются более жесткие характеристики электропривода. В разомкнутой системе при изменении момента нагрузки ЭДС преобразователя не изменяется, в результате чего жесткость характеристик электропривода оказывается меньше.

 

 

37. Системы управления с ОС по напряжению якоря.

б) Замкнутая система П–Д с отрицательной обратной связью по напряжению ДПТ

Структурная схема замкнутой системы с отрицательной обратной связью по напряжению показана на рис 3.20, а. Датчиком напряжения в системе служит потенциометр R_u, с которого снимается сигнал обратной связи по напряжению U_{o, c}=aU, где a –коэффициент обратной связи.

Сигнал рассогласования U_вх определяется как

(3.41)

Используя (3.30) и (3.31), с учетом (3.36) и (3.41) получаем следующие выражения для характеристик ДПТ:

(3.42)

(3.43)

где – общий коэффициент усиления системы.

Для оценки жесткости получаемых характеристик вновь сопоставим перепады скорости разомкнутой Dw_р [см. (3.39) ] и замкнутой Dw_з систем

(3.44)

Так как k_с> 0, то R_п/(1+k_с)< R_п и Dw_з< Dw_р, т.е. жесткость характеристик в замкнутой системе выше, чем в разомкнутой. Это отражено на рис. 3 20, б, где прямая 3отображает характеристику разомкнутой, а прямая 2– замкнутой систем электропривода. Здесь же показаны характеристики при меньших значениях задающего сигнала скорости (прямые 4 и 5), которые располагаются параллельно характеристике 2.

Для нахождения предельной по жесткости характеристики в рассматриваемой замкнутой системе устремим ее общий коэффициент усиления k_с в бесконечность. Из (3.44) следует, что при k_с®¥ Dw_з®IR_я/с, т.е. перепад скорости в пределе равен перепаду скорости на естественной характеристике ДПТ, когда он питается от источника с нулевым внутренним сопротивлением. Таким образом, предельной по жесткости характеристикой в замкнутой по напряжению системе является естественная характеристика ДПТ, изображенная на рис. 3.20, б прямой 1. Это объясняется тем, что обратная связь по напряжению в предельном случае при k_с®¥ обеспечивает постоянство напряжения U на выводах ДПТ или, что то же самое, полную компенсацию падения напряжения на внутреннем сопротивлении преобразователя R _П Аналогичное положение характерно и для предыдущей системы, в которой обратная связь по скорости в предельном случае при k_с®¥ обеспечивала постоянную скорость ДПТ.

Физическая сторона процесса регулирования скорости заключается в следующем. При изменениях момента нагрузки М_с на валу ДПТ, например при его увеличении, увеличивается ток якоря I и за счет увеличения внутреннего падения напряжения в преобразователе снижается напряжение U на якоре ДПТ В соответствии с (3.41) это вызовет увеличение сигналов рассогласования U_вх и управления U_y. В свою очередь, это приведет к росту ЭДС преобразователя и компенсации снижения напряжения на выводах ДПТ. Таким образом, и в рассматриваемой системе сущность получения жестких характеристик заключается в автоматическом регулировании ЭДС преобразователя.

 

⇐ Предыдущая1234

Поделиться: