Реализация контура положения

Следящий электропривод реализуется на базе регулируемого электропривода путем создания дополнительного внешнего контура регулирования технологического параметра на базе встроенного технологического регулятора привода или с применением специализированного технологического модуля.

На рис. 11 приведена структурная схема контура положения следящего электропривода, для которого в качестве технологической координаты принят угол поворота выходного вала механизма. Для измерения угла поворота применяется импульсный датчик угловых перемещений. Угол поворота выходного вала производственного механизма измеряется в угловых единицах (градус, минута, секунда). Импульсный датчик измеряет положение в дискретах.

Рис. 11. Структурная схема контура положения с инерционной

обратной связью К ос.п

Коэффициент передачи механизма и коэффициент передачи датчика положения , установленного на выходном валу механизма в общем случае с коэффициентом редукции , определяются по выражениям:

– при измерении угла поворота выходного вала в угловых минутах

, ;

– при измерении угла поворота выходного вала в дискретах датчика

, ,

где – число периодов выходного сигнала датчика положения на оборот вала.

Если входной сигнал контура задается в угловых минутах, а коэффициент передачи датчика положения в общем случае , тогда при выборе коэффициента обратной связи одна единица задания на входе контура не будет соответствовать одной угловой минуте угла поворота вала механизма

.

Для обеспечения равенства необходимо установить звено с масштабирующим коэффициентом передачи либо на входе контура положения

,

либо в цепи обратной связи

.

Коэффициент обратной связи контура в общем случае находится по выражению

.

При цифровой реализации контура положения значение эквивалентной малой постоянной времени в цепи обратной связи выбирается из следующих условий:

– при равных временных интервалах расчета управлений в контуре положения и в контуре скорости

;

– при большем временном интервале расчета управления в контуре положения

,

где

– интервал измерения положения и расчета сигнала обратной связи в контуре положению, с;

– период широтно-импульсной модуляции инвертора преобразователя частоты, с;

– количество периодов модуляции, выбранное для измерения положения и расчета сигнала обратной связи в контуре положению.

Внутренний контур скорости

Контуры регулирования современных многоконтурных систем управления электроприводов настраиваются по типовым методикам [].

Контур скорости с П-регулятором

Оптимизированный по модульному оптимуму (МО) замкнутый контур скорости с П-регулятором представляет собой колебательное звено 2-го порядка и приближенно описывается передаточной функцией по управлению

, (1)

где

– коэффициент обратной связи контура скорости, в зависимости от входного сигнала, определяется по выражениям

или ;

– эквивалентная малая постоянная времени контура скорости, с;

– коэффициенты оптимизации контура скорости при типовой настройке.

Контур скорости с П-регулятором и настройкой на МО характеризуется следующими показателями качества работы:

– статическая ошибка по управлению

; (2)

– скоростная ошибка при линейном изменении задающего сигнала

, ; (3)

– полоса пропускания по модулю и по фазе

, , (4)

– перерегулирование и время первого и окончательного вхождения в 5% зону при отработке ступенчатого управляющего воздействия:

; , с. (5)

По возмущению (нагрузке) контур с П-регулятором имеет статическую ошибку

, . (6)

Контур скорости с ПИ-регулятором

Оптимизированный по симметричному оптимуму (СО) замкнутый контур скорости с ПИ-регулятором и типовым входным фильтром представляет собой колебательное звено 3-го порядка, приближенно описывается передаточной функцией по управлению

, (7)

где и – коэффициенты оптимизации контура скорости при типовой настройке.

Контур скорости с ПИ-регулятором, настройкой на СО и типовым фильтром на входе характеризуется следующими показателями качества работы:

– статическая ошибка по управлению

; (8)

– скоростная ошибка при линейном изменении задающего сигнала

; (9)

– полоса пропускания по модулю и по фазе

, , , ; (10)

– перерегулирование и время первого и окончательного вхождения в 5% зону при отработке ступенчатого управляющего воздействия:

; , с; , с. (11)

По возмущению (нагрузке) контур с ПИ-регулятором имеет статическую ошибку

. (12)