Материал: Методические указания для курсового проектирования по дисциплине «Локальные системы управления». Коровин К.В

Примечание. В табл. П.6. приняты следующие обозначения: - изменение угла поворота вала ИД; - изменение напряжения управления ЭМУ; - постоянная времени нарастания тока в короткозамкнутой обмотке ЭМУ; - постоянная времени разгона ИД; k₁ - коэффициент усиления соединения ЭМУ ИД; i - коэффициент редукции (i>>1); - постоянная времени фильтра на входе ЭУ.

25

Тема 7. Электромашинная следящая система (эсс) управления скоростью

Описание системы.

Регулируемая величина y: скорость вращения вала двигателя измеряется тахогенератором постоянного тока ТГ. Выходное напряжение ТГ сравнивается с напряжением задатчика скорости потенциометра ПТ. Напряжение пропорционально значению задаваемой скорости (рис. П.7). Силовая часть ЭСС мощностью до 100 кВт образована по схеме "электромашинный усилитель (ЭМУ) поперечного поля - исполнительный двигатель (ИД) постоянного тока".

Р ис. П.7

Объект создает на исполнительном валу ЭСС момент нагрузки . Преобразование скорости вращения вала ИД в скорость вращения вала объекта осуществляется редуктором (Ред).

26

Обмотки управления OУ1, OУ2 ЭМУ питаются от усилителя постоянного тока (УПТ). ЭМУ является усилителем мощности и питает якорную цепь ИД. Исполнительный вал ИД кинематически связан с валом тахогенератора (ТГ). Для обеспечения устойчивости (ЭСС используется сигнал внутренней отрицательной обратной связи (ООС) по току якоря ИД через сопротивление , который поступает на вход УПТ через корректирующее устройство (КУ).

Таким образом, на входе УПТ суммируются сигнал , пропорциональный требуемой скорости , и сигнал коррекции . УПТ и ЭМУ вырабатывают напряжение управления якорной обмоткой ИД, пропорциональное скорости , а напряжение стабилизирует работу ЭСС при изменении момента объекта.

На функциональной схеме ЭСС показаны также "вспомогательные" элементы ЭСС: обмотки возбуждения ПД, ИД и ТГ, регулировочные элементы ЭМУ.

Целью расчета является выбор коэффициентов передачи УПТ и КУ, обеспечивающих устойчивую работу ЭСС с заданными показателями.

Исходные данные для расчета ЭСС приведены в табл. П.7.

Примечания: 1. В табл. П.7. приняты обозначения: - постоянная времени нарастания тока короткого замыкания ЭМУ; - постоянная времени обмотки ЭМУ; - электромеханическая постоянная времени ИД; Т_Я - постоянная времени якорной цепи ИД;

27

Таблица П.7

k_B - коэффициент передачи ИД по возмущению (изменение момента сил нагрузки M_Н); Т_Ф - постоянная времени сглаживающего фильтра на входе УПТ.

2. При расчете принять изменение момента сил нагрузки от 0 до М_{Н ном} = 0,1 1,2 [Hм].

28

Тема 8. Цифровая система программного управления тиристорным электроприводом (эп)

Описание системы.

Цифровая система программного управления ЭП одной координаты с импульсным датчиком положения (ДОС) датчиком отрицательной обратной связи по положению для случая контурной обработки изделия содержит внутренний аналоговый контур регулирования скорости (РС), стабилизирующий работу системы, и главный (внешний) цифровой контур регулирования положения исполнительного органа (ИО) с ДОС (рис. П.8)

Рис. П.8

29

И сполнительный двигатель ИД управляется тиристорным усилителем мощности ТУ, управляющее воздействие на который формирует по типовому алгоритму (закону) регулятор скорости РС. Выходной вал ИД изменяет положение ИО через редуктор (Ред). Выходная (регулируемая) величина угол поворота измеряется импульсным датчиком положения ДОС, который преобразует значение перемещения ИО в унитарный код (подробнее см. в [1, п.7.4]). Чувствительные элементы ЧЭ1, ЧЭ2 и усилители У1, У2 преобразуют импульсы в электрические сигналы. Логическая схема формирования импульсов отработки (СФИО) формирует из них последовательность импульсов , которая сравнивается в схеме сравнения системы, состоящей из схемы синхронизации (СС) и реверсивного счетчика (РСч). На входы СС поступает программная последовательность , с выхода РСч считывается разностная последовательность . Эта последовательность (сигнал рассогласования, ошибка позиционирования ) преобразуется далее преобразователем "код - напряжение" ПКН в аналоговый сигнал рассогласования . Напряжение рассогласования воздействует на вход регулятора положения РП. Внутренний стабилизирующий контур образован тахогенератором постоянного тока ТГ с фильтром (на рис. П.1.8 не показан), кинематически связанным с ротором ИД. Тахогенератор является датчиком скорости вращения ротора ИД и ИО. Выходной сигнал ТГ - напряжение постоянного тока - пропорционален скорости вращения (более подробно описание системы см. в [1]).

Исходные данные для расчета системы приведены в табл. П.8.

30

Таблица П.8

31

Продолжение табл. П..8

Примечание: преобразование последовательности импульсов в схеме сравнения (СС и РСч) осуществляется с коэффициентом 1.

32

Тема 9. Автоматическое регулирование скорости электропривода в системе с подчиненным токовым контуром

О писание состава и принципа работы системы.

Рис.П.9

Система автоматического регулирования скорости (рис. П.9) включает в себя силовую часть в виде исполнительного двигателя (ИД) постоянного тока с независимым возбуждением (обмотка возбуждения ОВ), получающего питание от управляемого тиристорного преобразователя (ТП); задатчик интенсивности (ЗИ) разгона и торможения привода; измерительно-преобразовательное устройство главной отрицательной обратной связи, состоящее из датчика скорости тахогенератора (ТГ) постоянного или

33

переменного тока со сглаживающим фильтром (Ф) и управляющую часть в виде регулятора скорости (РС) и регулятора тока (РТ).

На входе РС сигнал от датчика скорости сравнивается с предписанным значением c выхода ЗИ, пропорциональным заданной скорости , т.е. . В качестве РС используется аналоговый ПИ- или ПИД- регулятор. Выходной сигнал РС является задающим для токового контура ЭП. Его значение сравнивается с сигналом от датчика тока (ДТ). Назначением ДТ, включенного на шунт (Ш), является преобразование тока якоря ИД в пропорциональное ему напряжение, соответствующее уровню напряжения в контуре управления, а также гальваническая развязка якорной цепи ИД и цепей управления. Выходное напряжение РТ подается на вход схемы импульсно-фазового управления (СИФУ) блоком тиристоров (БТ), нагрузкой которого является якорная цепь ИД со сглаживающим дросселем (Др), необходимым для ограничения пульсаций тока в якорной цепи при коммутации тиристоров в БТ.

Задатчик интенсивности формирует на своем выходе линейно нарастающее напряжение при ступенчатой форме задающего входного воздействия для обеспечения допустимого темпа разгона и торможения ИД. Он состоит из усилителя 1 с большим коэффициентом усиления (k₁ >>1), интегратора на усилителе 2 и инвертирующего усилителя 3 с коэффициентом передачи k=1. Передаточная функция ЗИ в этом случае соответствует апериодическому звену с единичным коэффициентом передачи и постоянной времени где Предельное напряжение усилителя 1 ограничивается блоком ограничения (БО), представляющим собой диодную схему с источниками ограничивающего напряжения + , - так, что

34

(аналогичный БО включен в схему РС). На начальном участке изменения сигнала после скачка напряжение , а ускорение при разгоне и торможении ИД определяется темпом изменения сигнала и будет постоянной величиной . Она определяется при , J=const, где , J − момент сил сопротивления нагрузки на валу ИД и приведенный к валу двигателя момент инерции. Из условия ограничения на допустимую величину тока якоря следует:

Здесь с'_д = определяется паспортными значениями конструктивной постоянной и магнитным потоком , создаваемым обмоткой возбуждения.