4.10. Следящий электропривод

Функциональная схема системы приведена на рис. 4.17. На схеме обозначено: ЗУ – задающее устройство; РП – регулятор положения; РТ – регулятор тока; УМ – усилитель мощности; М – двигатель постоянного тока независимого возбуждения (ОВ – обмотка возбуждения, - напряжение питания обмотки возбуждения); ДТ – датчик тока; МП – механическая передача; ТГ – тахогенератор; ОР – объект регулирования; ДП – датчик положения.

Структурная схема системы приведена на рис. 4.18. На схеме обозначено:

– сигнал задания;

ε – ошибка регулирования;

– передаточная функция пропорционально-интегрального регулятора положения;

Рис. 4.17. Функциональная схема следящего электропривода

Рис. 4.18. Структурная схема следящего электропривода

, – коэффициент передачи и постоянная времени регулятора положения;

- выходной сигнал регулятора положения; – нелинейная характеристика, отражающая ограничение выходного сигнала регулятора скорости;

– максимальное значение выходного сигнала регулятора скорости = 10В;

- передаточная функция пропорционально-интегрального регулятора тока;

- выходной сигнал регулятора тока;

– нелинейная характеристика, отражающая ограничение выходного сигнала регулятора тока;

- коэффициент передачи усилителя мощности;

u – выходное напряжение усилителя мощности;

r, – активное сопротивление и индуктивность якорной обмотки двигателя;

i – ток якорной обмотки;

с – конструктивная постоянная двигателя;

– электромагнитный момент двигателя;

– статический момент сопротивления нагрузки;

– коэффициент передачи датчика тока;

– коэффициент передачи датчика скорости;

– коэффициент передачи датчика положения;

- нелинейная характеристика, моделирующая механическое движение объекта регулирования под действием электромагнитного момента двигателя и момента сопротивления нагрузки;

 - скорость вращения вала двигателя;

– нелинейная зависимость момента сопротивления от скорости;

;

- коэффициент передачи редуктора;

- значение статического момента нагрузки;

 – угол поворота;

– нелинейная зависимость момента инерции нагрузки от угла поворота;

J – момент инерции нагрузки, приведенный к валу двигателя;

 – коэффициент пропорциональности.

Исходные данные для расчета системы приведены в табл. 4.9.

Таблица 4.9

Данные для расчетов следящего электропривода

Параметр	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8
, B	0,2	0,5	1,0	1,5	2,0	2,0	1,6	1,2
	20	15	25	15	8	8	10	10
, с	0,3	0,2	0,25	0,5	0,4	0,5	0,5	0,4
	10	15	20	20	2	2	2	2
, с	0,05	0,04	0,08	0,04	0,05	0,025	0,02	0,02
	25	25	30	40	35	40	35	40

Окончание табл. 4.9

r, Ом	1,0	1,0	0,5	0,5	0,4	0,8	0,5	0,5
L, мГн	50	40	40	20	20	20	10	10
с, Вс/рад	1,0	0,8	1,5	1,0	1,0	0,5	1,0	1,0
J, кгм2	0,2	0,5	0,4	0,4	0,8	0,5	0,2	0,2
	0,1	0,05	0,04	0,02	0,02	0,01	0,01	0,01
, Нм	1	1,5	2	2	2,5	5	1	2
, В/А	0,02	0,01	0,04	0,02	0,01	0,005	0,01	0,01
, Вс/рад	0,1	0,2	0,2	0,05	0,1	0,05	0,08	0,07
, В/рад	1,0	2,0	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,0
	0,5	0,6	-0,8	0,8	0,6	-0,8	0,6	-0,6

Примечания:

1. В табл. 4.9 приведено значение , соответствующее рабочей точке системы. При составлении линеаризованной модели системы следует определить приближенную зависимость момента инерции нагрузки, приведенного к валу двигателя, от угла поворота.

2. Область устойчивости системы следует построить в плоскости параметров ( , ) или ( , J).

3. При оптимизации системы определите наилучшие в смысле минимума интегральной квадратичной оценки значения параметров ПИ-регулятора положения и .

4. При исследовании динамических характеристик линеаризованной системы определите зависимости скорости и тока двигателя, а также угла поворота от напряжения задания и момента нагрузки.

5. Для нелинейной системы определите зависимость показателей качества регулирования (времени регулирования и перерегулирования) от начального значения угла поворота при малых отклонениях от установившегося значения.

Контрольные вопросы

1. Объясните физическую сущность нелинейной зависимости момента инерции механизма от положения.

2. Как зависят статические и динамические характеристики системы от положения механизма?

3. Как зависит ток двигателя от скорости в установившемся режиме и почему?

4. Как изменятся статические и динамические характеристики системы, если использовать в качестве регулятора скорости П-регулирующее устройство?

5. Какими способами можно уменьшить влияние нелинейной характеристики момента инерции на свойства системы?