Материал: Sb95747

3. Сложив полученный график с ЛАХ нескорректированной системы, получить скорректированной системы.

Если приближенное построение показало, что ЛАХ скорректированной системы в существенном диапазоне частот совпадает с желаемой ЛАХ, следует перейти к определению с помощью ЭВМ точных частотных характеристик (ЛАХ и ЛФХ) скорректированной системы (разомкнутой, а для варианта М – еще и замкнутой).

7.6. Вопросы реализации корректирующего устройства

Реализация параллельной коррекции предусматривает, прежде всего, выбор тахогенератора [5]. Лучше всего использовать тахогенератор постоянного тока, так как при этом не возникает проблем с его реакцией на изменение направления вращения. Номинальная частота вращения тахогенератора должна быть не меньше максимальной частоты вращения исполнительного двигателя. следует выбирать наиболее современные типы тахогенераторов, удовлетворяющих требованиям:

–малая удельная ЭДС,

–компактность,

–прецизионность.

Этим условиям, например, удовлетворяет тахогенератор 2.5ТГП–6, основные характеристики которого таковы:

удельная ЭДС 6 06 мВ*мин/об;

номинальная частота вращения 6000 об/мин;

класс точности 0.1;

рабочий диапазон частот вращения 5-6000 об/мин;

масса не более 0.1 кг.

Если при номинальной скорости вращения двигателя напряжение тахогенератора превышает уровень 7...8 В, в корректирующую обратную связь следует ввести делитель напряжения.

Для выбранного тахогенератора необходимо определить значение его коэффициента передачи в системе СИ.

Далее следует изобразить ЛАХ собственно корректирующего звена (КЗ) и решить вопрос о том, какими схемотехническими средствами целесообразно его реализовать.

При использовании пассивной коррекции для реализации корректирующего звена может оказаться необходимым использование

26

каскада из двух RC-четырехполюсников. В этом случае следует обеспечить согласование их входных и выходных сопротивлений; при возникновении проблем рекомендуется применение разделительного операционного усилителя. Схемы RC-четырехполюсников, имеющие типовые ЛАХ, приведены во многих учебниках и справочниках. Необходимо рассчитать параметры всех элементов и выбрать их из стандартного ряда.

Часто удобнее применить активную коррекцию на операционных усилителях. В [6] предложен табличный метод синтеза активных корректирующих звеньев, при котором передаточная функция звена (определенная по его ЛАХ) представляется в операторной форме в виде отношения проводимостей RC-цепей, включаемых соответственно на вход усилителя и в обратную связь. Передаточные проводимости некоторых RCцепей приведены в таблице. Необходимо точно выполнить рекомендацию относительно представления передаточной функции КЗ в виде отношения проводимостей. Следует выписать выражения для этих проводимостей и отдавать себе отчет в том, в какую цепь усилителя включена соответствующая RC-цепь.

При использовании операционных усилителей необходимо сопоставлять их базовое напряжение с максимально возможным уровнем напряжения на выводах тахогенератора. В случае необходимости следует применить делитель напряжения (он становится необходим, если при номинальной

скорости вращения двигателя напряжение тахогенератора превышает уровень 7...8 В). Его коэффициент деления необходимо, разумеется, учесть при расчете коэффициента передачи суммирующего усилителя по каналу обратной связи.

При реализации дополнительного коэффициента усиления охваченной части системы следует помнить, что реализация на одном операционном усилителе значения коэффициента усиления более 80–100 нежелательна.

По окончании расчета необходимо разработать принципиальную схему спроектированной части следящей системы, включающей в себя предварительные усилители и корректирующую обратную связь, изобразив также двигатель и – в виде нераскрытого блока – усилитель мощности.

27

8. ИССЛЕДОВАНИЕ СКОРРЕКТИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ

8.1. Анализ точности системы

В курсовой работе необходимо привести подготовленную к исследованию структурную схему следящей системы. На ней должны быть указаны численные значения всех параметров. Далее следует определить

28

фактическое значение Dω* добротности скорректированной системы (для этого удобно предварительно вычислить коэффициент передачи контура скорости). Если значение Dω* отличается от вычисленного ранее требуемого значения Dω более чем на 8...10%, то это обычно

свидетельствует о том, что коэффициент передачи охваченных обратной связью звеньев системы недостаточно высок, в связи с чем следует увеличить значение дополнительного коэффициента усиления охваченной части. В любом случае необходимо сделать добротность системы равной

выполнен анализ ее точности при отработке гармонического или эквивалентного гармонического воздействий. Дополнительно следует провести следующий анализ.

значения θд ;

б) получить аналитическое выражение для установившейся ошибки θуст(t) при подаче на вход системы воздействия вида

θi (t) θ0 ω0t ε0t 2 2 ;

При выполнении пп. а) и б) рекомендуется воспользоваться методом коэффициентов ошибок [2]. При этом без ущерба для точности анализа можно использовать упрощенную передаточную функцию разомкнутой системы, соответствующую только низкочастотной части ЛАХ.

8.2. Анализ динамических свойств системы на ЭВМ

Он включает в себя следующие этапы:

а) получение переходной характеристики и (для варианта M) амплитудной частотной характеристики или ЛАХ замкнутой системы;

29

б) определение фактических значений показателей качества скорректированной системы σ, tp и M и сравнение их с соответствующими

значениями для желаемой системы и с требованиями задания; в) исследование чувствительности системы к вариациям параметров.

Последний этап предусматривает определение переходной характеристики (а для варианта M еще и ЛАХ) системы, у которой значения параметров отличаются от номинальных с последующим сравнением показателей качества (M и, соответственно, σ, tp ) двух систем.

Варьируемые параметры и кратность их изменения задаются преподавателем; чаще всего бывает необходимо изменить постоянную времени T0 двигателя в 4...5 раз по отношению к исходному значению. При

этом вопрос о том, в большую или в меньшую сторону изменять постоянную времени, следует решить исходя из того соображения, что новое («возмущенное») значение T0 должно лежать в диапазоне 4T , 1 c .

Список литературы

Ос н о в н а я л и т е р а т у р а

1.Второв В. Б. Расчет следящей системы: Методические указания к курсовой работае по дисциплине «Теория управления». СПб.: Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2004. 40 с.

2.Макаров И. М., Менский Б. М. Линейные автоматические системы (элементы теории, методы расчета и справочный материал). М.: Машиностроение, 1982.

3.Второв В. Б. Примеры решения задач по теории автоматического управления (структурные и частотные методы): Учеб. пособие. СПб.: Издво СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2002.

4.Честнат Г., Майер Р. Проектирование и расчет следящих систем и систем регулирования. Ч.1. М.; Л.: Энергоиздат, 1959.

5.Волков Н. И., Миловзоров В. П. Электромашинные устройства автоматики. М.: Высш. школа, 1986.

6.Тахванов Г. И. Операционные блоки автоматических управляющих устройств. М.: Энергоатомиздат, 1989.

30