Ответ 15

Система регулирования ЭП включает регуляторы параметров. В основе регулятора лежит ОУ, т.е. усилитель постоянного тока с коэффициентом усиления по напряжению 10000-1000000, большим входным и малым выходным сопротивлением. ОУ имеет два входа: прямой (+) и инверсный (-). Если входной сигнал подан на прямой вход, то выходной сигнал знака не меняет. При подаче на инверсный - сигнал меняет знак. При использовании ОУ в качестве регулятора на его входе происходит сравнение сигнала задания и фактического значения регулируемого параметра. одной из его функций регулятора является усиление сигнала рассогласования ΔU. Коэффициентом усиления определяется чувствительность системы или быстрота ее реакции на изменение условий работы. Если коэффициент усиления Кус мал, то при росте нагрузки прибавка энергии недостаточна и частота вращения увеличивается мало, т.е характеристики ЭП будут нежесткими. При слишком большом коэффициенте усиления прибавка энергии будет избыточна и привод станет неустойчивым (режим автоколебаний. Автоколебательный сигнал по форме напоминает синусоиду с частотой 5-20 колебаний в секунду).

Для того, чтобы обеспечить достаточную жесткость механических характеристик привода, а также его устойчивость применяют цепи коррекции. Другими словами, следует повысить Кус до достижения режима автоколебаний (ОУ), а затем устранить их с помощью корректирующих цепей, чтобы обеспечить устойчивость ЭП. Рассмотрим схему корректирующей цепи.

Параллельно усилителю включена RC-цепочка. Здесь присутствует ООС: воздействие выходного сигнала ОУ на входной происходит по переменной составляющей сигнала. Подавление автоколебаний состоит в подаче с выхода на вход усилители встречного напряжения, которое имеет противоположный знак. Автоколебания пропадают (гасятся) при определенных значениях сопротивления и конденсатора (R = 20-300 кОм, С = 0,1-1 мкФ). Следовательно, Кус ОУ обеспечивает жесткость механических характеристик привода, а ООС ОУ - его устойчивость.

Регулятор решает следующие задачи:

1. усиливает сигнал рассогласования;

2. формирует закон регулирования;

3. обеспечивает устойчивость выходного параметра;

4) обеспечивает требуемые статические и динамические характеристики;

5) обеспечивает защиту от перегрузки.

Вопрос 16

Объясните назначение корректирующих звеньев в системах автоматического регулирования с указанием места их установки. Начертите схемы пассивных пропорционального, интегрального, дифференциального корректирующих элементов. Запишите передаточные функции элементов в операторной форме. Укажите достоинства и недостатки по сравнению с активными корректирующими элементами

Ответ 16

Назначение корректирующих звеньев в системе автоматического регулирования состоит в том, чтобы придавать системам желаемые динамические свойства с целью получения желаемой передаточной функции замкнутой системы. Корректирующие звенья включаются как последовательно, так и параллельно динамическим звеньям системы. Корректирующие элементы включают в прямые каналы управления, а также в каналы ОС. Исходя из найденной передаточной функции, осуществляется практическая реализация коррекции. В качестве корректирующих устройств применяют различные сочетания конденсаторов и резисторов – пассивные КЭ, а также корректирующие устройства с функцией усиления – активные КЭ.

Пассивные КЭ реализуют в виде элементарных контуров, построенных на базе пассивных R и С элементов. Различные сочетания R и С элементов придают контурам интегрирующие и дифференцирующие свойства в заданном диапазоне частот.

Преимущества пассивных КЭ: 1) простота изготовления; 2) широкий диапазон реализуемых функций.

Недостатки: 1) чувствительность к помехам; 2) ослабление выходного сигнала, вносимое контуром.

Реализация основных пассивных корректирующих звеньев осуществляется следующим образом:

Пропорциональное звено.

Передаточная функция такого звена имеет вид

Wп (p) = Uвых (р) / Uвх (р) = К, где К – коэффициент усиления звена.

Инерционное (апериодическое) звено.

Апериодическому звену соответствует ПФ

Wа (p) = Uвых (р) / Uвх (р) = 1 / (Т p + 1),

где Т = RC – постоянная времени;

р – скорость изменения сигнала.

Если имеется ограничение по времени интегрирования, то имеет место интегрирующее звено. Входное напряжение также подается на цепь из последовательно соединенных резистора и конденсатора, выходной сигнал снимается с конденсатора. Тогда ПФ звена Wи (p) = 1 / Т p, где Т = RC – постоянная времени.

Дифференцирующее звено

Дифференцирующее звено – это последовательное соединение R и С, на которые подается входной сигнал. Выходной сигнал снимается с резистора. ПФ звена Wд (p) = Т p / (Т p + 1),

где Т = RC.

Недостатком пассивных корректирующих звеньев является невозможность получения высоких коэффициентов передачи и недостаточно точное воспроизведение требуемых передаточных функций. Это устраняется, путем использования в корректирующих звеньях ОУ.