4.2. Система управления с отрицательной обратной связью по скорости

Структурная схема системы управления с отрицательной обратной связью по скорости изображена на рис. 4.1.

Расчет параметров данной системы управления сводится к определению коэффициентов K и K_с на основе заданного статизма механических характеристик  (цепь токовой отсечки и расчет ее параметров U и К будут рассмотрены далее).

Рис. 4.1. Структурная схема СУЭП с ООС по скорости

Уравнение электромеханической характеристики (подробный вывод которого дан в лекционном курсе) для рассматриваемой системы:

, (4.1)

где Δω = – перепад скорости в разомкнутой системе.

Коэффициент усиления промежуточного усилителя находят по требуемому значению перепада скорости на нижней механической характеристике, определяемой диапазоном регулирования скорости, при изменении нагрузки от нуля до .

Величину можно вычислить из формулы определения статизма системы:

 = = , (4.2)

где = / D – минимальная угловая скорость двигателя идеального холостого хода, с ; D – диапазон регулирования угловой скорости.

Из (4.2) получим

= (4.3)

или через номинальную угловую скорость двигателя

= . (4.4)

Из уравнения (4.1) электромеханической характеристики замкнутой системы

= = , (4.5)

где K = – коэффициент усиления системы.

Приравняв (4.4) и (4.5), получим необходимый коэффициент усиления системы

K = . (4.6)

Коэффициент ОС по скорости K_с, определяющий величину задающего напряжения, вычислим из (4.1):

K = , (4.7)

где – максимальное задающее напряжение (в системах УБСР – АИ и ЧПУ = 10 В); = – максимальная скорость идеального холостого хода.

Тогда требуемое значение коэффициента усиления промежуточного усилителя:

К . (4.8)

Значение K_п в выражении (4.8) определяется по регулировочной характеристике преобразователя . Для линейной регулировочной характеристики , а для нелинейной определяют по линеаризованному участку регулировочной характеристики в окрестности точки , , где выполняется условие

, (4.9)

здесь – скорость двигателя на нижней электромеханической характеристике заданного диапазона регулирования при номинальной нагрузке.

Обычно принимают на (10–15) % для компенсации возможных погрешностей расчета. Намного завышать не следует из-за повышения колебательности системы.

4.3. Система управления с отрицательной обратной связью по скорости и положительной обратной связью по току якоря

Структурная схема системы управления с отрицательной обратной связью по скорости и положительной обратной связью по току якоря изображена на рис. 4.2. Данная СУЭП применяется в тех случаях, когда использование одной ООС по скорости приводит к технически нереализуемому для обеспечения требуемой жесткости (обычно > 100–200 реализовать затруднительно).

Рис. 4.2. Структурная схема СУЭП с ООС по скорости и ПОС по току

Расчет параметров этой системы сводится к определению коэффициентов K , , , обеспечивающих заданный статизм механических характеристик при приемлемых числовых значениях (действие цепи токовой отсечки будет рассматриваться далее. Чтобы получить расчетные соотношения необходимо найти уравнение электромеханической характеристики данной СУЭП. Для рассматриваемой системы при работе в режиме стабилизации скорости справедливы следующие соотношения:

(4.10)

Решение системы (4.10) относительно дает искомое уравнение:

, (4.11)

Как видно из (4.11), заданный статизм δ_зад в этой системе можно обеспечить соответствующим выбором двух параметров K_у и K_т. Отметим, что выражение (4.11) для ₀ идентично выражению (4.1).

Рекомендуется следующий порядок расчета:

1) определить K_у^| и K_c^| при отсутствии ПОС по току якоря, как это описано в п. 4.2. Полученный коэффициент K_у^| технически не реализуем из-за его значительной величины;

2) коэффициент K_у^| уменьшается до приемлемой величины и считается заданным при переходе к расчету СУЭП с ПОС по току якоря;

3) расчет СУЭП с ПОС по току якоря и ООС по скорости:

из уравнения (4.11) следует, что

, (4.12)

где аналогично (4.3), (4.4); – перепад скорости в разомкнутой системе.

Из (4.12) следует, что

. (4.13)

В выражении (4.13) известны все величины (K_у задан), за исключением K_с.

Коэффициент , определяющий величину задающего напряжения рассчитывают следующим образом. Из (4.11) для

. (4.14)

Тогда

, (4.15)

где – максимальное значение скорости идеального холостого хода; для системы УБСР – АИ и ЧПУ.

Подставляя значение K_с, рассчитанное по (4.15), в (4.13), определяем искомый коэффициент .