Материал: Системы управления исполнительными механизмами.

Таким образом, оптимальный нелинейный регулятор положения для режима средних перемещений представляет собой нелинейность типа «корень квадратный», получивший название «параболический регулятор».

Режим больших перемещений характеризуется позиционированием с предельно допустимой скоростью max, что достигается ограничением выходного сигнала регулятора скорости на уровне Uрп = Kc max. Функциональная зависимость «вход-выход» нелинейного регулятора, обеспечивающего оптимальное качество регулирования положения рабочего органа при позиционировании во всех трех режимах, приведена на рис. 8.5.

В режиме средних перемещений (РСП) характеристика РП имеет нелинейность типа «корень квадратный», в режиме больших перемещений (РБП) – нелинейность типа «насыщение» (на уровне Kc max), в режиме малых перемещений (РМП) характеристика РП имеет линейную зависимость с коэффициентом передачи, обеспечивающим оптимальную настройку ЗКРП на АО в режиме малых

Uрп

Kc max

–Kc max

Рис. 8.5. Характеристика «вход-выход» параболического регулятора положения

219

Нелинейная характеристика такого РП реализуется включением диодно-резистивной матрицы в обратную связь операционного усилителя или программно в микропроцессорных СУИМ.

8.4. Инвариантные и квазиинвариантные следящие СУИМ

Рассмотрим структурную схему следящей системы с подчиненным контуром регулирования скорости электропривода

(рис. 8.6).

Рис. 8.6. Структурная схема следящей СУИМ с подчиненным контуром регулирования скорости

Воздействие статической нагрузки Mс на валу электропривода здесь приведено к выходу замкнутого контура регулирования скорости (ЗКРС).

Пусть ЗКРС настроен на ТО, т.е. применен П-регулятор скорости, а следовательно,

Передаточная функция Wмс(P) в этом случае может быть получена из рассмотрения структурной схемы ЗКРС, приведенной на рис. 7.3, в которой

Wрс Р Kрс KрсTм .

2T c RэKдKс

Полагая Uзс = 0 и принимая во внимание, что Mc = ic / Kд, получим

220

Wмс Р 2T c RэKд2 Tм T c Р 1 .

Введем обозначения:

Kзкрс 1Kc ; Kмс 2Т сRэKд2 Тм ;

А Р 2Т сР 2Т сР 1 1; B Р 2Т сР 1.

Тогда получим

Если ЗКРС настроен на СО, т.е. применен ПИ-регулятор скорости, и на его входе установлен фильтр с постоянной времени 4T c, то его передаточная функция имеет вид

Передаточная функция Wмс(P) может быть получена аналогично предыдущему случаю из рассмотрения структурной схемы ЗКРС, приведенной на рис. 7.3, в которой

Полагая Uзс = 0 и принимая во внимание, что Mc = ic / Kд, получим

221

позволяющие получить те же обобщенные выражения для Wзкрс(P)

и Wмс(P):

где з – задание перемещения с постоянной скоростью («постоянная заводка»), з = з.

Пусть ЗКРС настроен на ТО. Для квазиустановившегося режима (P = 0) получим величину установившейся ошибки следящей САУ:

Данное выражение позволяет рассчитать добротность следящей системы по скорости в соответствии с выражениями (5.2):

222

Подставляя в данное выражение значение Kрп, рассчитанное по выражению (8.1) для системы, настроенной на АО, и значение Kзкрс = 1/ Kс, получим

D 14T п.

Выражения (5.3) и (8.3) позволяют рассчитать добротность следящей системы по моменту статической нагрузки на валу электропривода:

Таким образом, для снижения уст, а следовательно, для увеличения добротности следящей СУИМ необходимо увеличивать быстродействие замкнутого контура регулирования положения (ЗКРП) за счет повышения быстродействия внутренних контуров регулирования тока и скорости. Это предполагает применение малоинерционных силовых и информационных преобразователей, а также реализацию оптимальных по быстродействию алгоритмов управления. Величина добротности системы по моменту определяется не только быстродействием ЗКРП, но и величиной K Kмс.

Эффективным средством повышения точности следящих систем управления является применение комбинированного управления, обеспечивающего инвариантность (квазиинвариантность) СУИМ по отношению к задающим и возмущающим воздействиям. Структурная схема такой системы приведена на рис. 8.7.

Рис. 8.7. Структурная схема инвариантной следящей СУИМ

223