Вопрос №2: Реализация оптимальных законов перемещения в системах управления положением (СУП) механизма.

СУП в режиме позиционирования:

Позиционирование - такой режим работы СУП, при котором задачей системы является перемещение рабочего органа механизма из одного положения в другое. Характер траектории важен лишь потому, что он обеспечивает минимальное время перемещения, т.е. максимальную производительность без значительного перерегулирования по положению.

В позиционных системах различают:

- малые перемещения, при которых ни один из регуляторов не ограничивается и система работает как линейная;

- средние перемещения, при которых отработка происходит при ограничении РС, т.е. при ограничении якорного тока, но участок работы с постоянной скоростью отсутствует;

- большие перемещения, при отработке которых в течении определенного времени двигатель работает на установившейся скорости в результате ограничения РП, а РС ограничивается при разгоне и торможении.

Рассмотрим МАЛЫЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ. Будем рассматривать настройки контура положения в относительных единицах. Базовые значения ; ; ; ; , где , - входные сопротивления РС. За базовое значение угла принимается угол, на который повернется вал исполнительного механизма при постоянной скорости двигателя за время : Тогда уравнение, связывающее скорость двигателя и угол поворота исполнительного вала в относительных единицах:

Ели в аналоговом контуре положения принять за базовое значение напряжения фазочувствительного выпрямителя , то передаточная функция разомкнутого контура положения: .

Контур скорости заменяем апериодическим звеном: . Для настройки на МО применяем П-регулятор положения. ,

где - эквивалентная постоянная времени замкнутого конура скорости.

Если за базовое значение времени принять c, то

Т.к. числитель имеет размерность времени, то в о.е. безразмеренная.

Связь между в о.е. и а.е. при с:

.

При действии активного момента нагрузки заданное положение поддерживается со статической ошибкой. В статике, когда , а передаточный коэффициент замкнутого контура тока равен 1 ее значение: .

При этом якорь неподвижного двигателя обтекается током, соответствующим значению момента нагрузки: .

Рассмотрим СРЕДНИЕ и БОЛЬШИЕ перемещения. В большинстве позиционных ЭП наилучшим считается такой процесс отработки среднего перемещения, при котором скорость изменяется по треугольному графику. Это позволяет в полной мере использовать перегрузочную способность двигателя и исключает возникновение перегулирования по положению. Для обеспечения такого характера отработки при данном значении заданного перемещения требуется определенное значение коэффициента передачи РП.

При отработке системой средних и больших перемещений делают допущение: считаем, что токовый контур обладает высоким быстродействием, а постоянная времени фильтра тахогенератора равна нулю, т.е. что , благодаря чему передаточный коэффициент велик. Тогда даже небольшое напряжение на выходе РП приводит к ограничению РС.

Пусть в момент времени на вход системы подается задание на перемещение . Если задание велико, напряжение на выходе РП достигнет значения ограничения . Сразу же ограничится и РС. Если , то разгон двигателя под действием момента будет происходить при постоянном ускорении. В момент времени , зависящий от значений и , РП выйдет из ограничения и его напряжение будет меняться по закону , где . РС по-прежнему ограничен. В момент времени скорость станет равной , а перемещение достигнет такого значения при котором выполняется равенство , т.е. когда сигнал с РП и сигнал ОС по скорости равны. В следующий момент времени сигнал ОС превысит напряжение РП и напряжение на выходе РС, а следовательно, и ток якоря поменяют знак-режим торможения. Торможение закончится в момент времени _, когда рассогласование равно нулю.

Коэффициент усиления РП: (*)

Отсюда видно, что значение , обеспечивающее отработку заданного перемещения, - разное для разных заданных перемещений и значений момента нагрузки .

При других значениях заданного перемещения и неизменном график скорости отличен от треугольного. Если применяется пропорциональный РП, то при определении исходят из отработки его по треугольному графику скорости некоторого настроечного перемещения, т.е. такое, при котором , т.е. для случая . На основании выражения оно составляет . Подставив в выражение (*) получим требуемое для обеспечения треугольного графика скорости при настроечном перемещении значение :

В этом случае и совпадают.

Все перемещения меньшие настроечных будут отрабатываться с дотягиванием, но перерегулирования нежелательного в системах позиционирования не будет.

Перемещения превышающие настроечные будут относиться к большим. Тогда средняя часть перемещения будет отрабатываться с постоянной равной номинальной скоростью и график скорости станет трапецеидальным.

Билет №9

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: