Разомкнутые и замкнутые системы электропривода

Основная цель регулирования координат ЭП — это управление движением ИО. В ЭП это реализуется целенаправленным воздействием на ЭД с помощью системы управления СУ, содержащей в общем случае (см. рис. 13.1) силовой преобразователь ЭПУ, устройство управления УУ и датчики.

Применяемые системы управления можно разделить на две группы — неавтоматизированные и автоматизированные. Последние, в свою очередь, делятся на разомкнутые и замкнутые.

Неавтоматизированными называются системы, в которых все операции по управлению ЭП осуществляются человеком (оператором) с помощью простейших ручных средств управления. Обычно такие системы управления используются в нерегулируемых ЭП механизмов, выполняющих простые технологические операции.

Автоматизированными называются такие системы, в которых человек (оператор) дает только команду на начало и конец работы, а все остальные операции по обеспечению заданного технологического процесса обеспечиваются системой управления без участия человека.

На рис. 13.14 представлены структуры разомкнутых и замкнутых электроприводов.

На рисунке приняты обозначения: ЭП — электропривод; Хвых — выходная координата ЭП (показана лишь одна координата, например частота); Х3 — задающий сигнал (управляющее воздействие), определяющий уровень Хвых; Хвозм — возмущающее воздействие, определяемое помехами, колебаниями питающего напряжения и нагрузкой ЭП. Последняя является основным возмущающим воздействием для ЭП.

В разомкнутой системе ЭП (рис. 13.14, а) изменение внешних возмущений Хвозм отражается на выходной величине Хвых, т.е. разомкнутая система не обеспечивает отстройку выходной величины от внешних возмущений, которые проявляются в изменении уровня Хвых.

Это наиболее существенный недостаток разомкнутых систем. Их достоинство — простота исполнения, поэтому они нашли применение в ЭП, например, для автоматизации его пуска, реверса и торможения.

В замкнутых системах — ЭП влияние возмущающего воздействия ХВОзм на выходную координату Хвых частично или полностью устраняется. Достигается это в системе с обратной связью (рис. 13.14, б) и в системе с компенсацией возмущающего воздействия (рис. 13.14, в), а также в комбинированной системе (рис. 13.14, г).

Разомкнутые и замкнутые системы электропривода

Рис. 13.14. Разомкнутые и замкнутые системы электропривода:

а — схема разомкнутой системы; б — схема замкнутой системы, построенной по принципу обратной связи; в — схема замкнутой системы, построенной по принципу компенсации возмущения; г — комбинированная схема замкнутой

системы

Система с обратной связью или, что то же самое, системы, работающие по принципу отклонения, являются основным видом замкнутых систем автоматизированного ЭП. Их характерным признаком является подача на вход электропривода сигнала обратной связи Хо с пропорционального выходной величине Хвых. Этот сигнал сравнивается с задающим сигналом Х3, и результирующий сигнал X (его называют сигналом рассогласования или отклонения) является входным управляющим сигналом для ЭП.

Если вследствие действия возмущения Хвозм (например, нагрузки ЭП) выходная величина Хвых (например, частота вращения вала ЭП) изменится, то соответствующим образом изменится и сигнал рассогласования X, а это приведет к изменению режима ЭП и восстановлению с определенной точностью прежнего уровня его частоты вращения. Если производится регулирование нескольких координат электропривода, то в системе используются и соответствующее число обратных связей.

Системы, у которых Х-0, т.е. установившееся рассогласование, обусловленное возмущающим воздействием, равно нулю, называются астатическими. Системы, у которых установившееся рассогласование не равно нулю, называются статическими.

Системы со структурой, показанной на рис. 13.14, в, реализуют принцип компенсации возмущающего воздействия. Для этого входной сигнал Хв, пропорциональный Хвозм, подается в систему вместе с задающим сигналом Х3, в результате чего суммарный сигнал X обеспечивает такое управление ЭП, при котором осуществляется компенсация возмущений. Такие системы используются значительно реже систем с обратными связями из-за отсутствия простых и надежных датчиков возмущений электропривода.

В последнее время применение находят комбинированные системы управления (см. рис. 13.14, г), использующие оба принципа, но все же в основном применяются системы автоматизированного ЭП с обратными связями.

Все обратные связи можно разделить на положительные и отрицательные, жесткие и гибкие, линейные и нелинейные. Положительной называется такая обратная связь, сигнал которой Х0 с направлен согласно с задающим сигналом Х3 (знак «плюс» на рис. 13.14), в то время как сигнал отрицательной обратной связи направлен на встречу сигналу задания (знак «минус» на рис. 13.14).

Жесткая обратная связь характеризуется тем, что ее сигнал действует как в установившихся, так и в переходных режимах ее работы. Сигнал гибкой обратной связи вырабатывается только в переходных режимах системы и служит для формирования только динамических характеристик электропривода.

Линейной называется обратная связь, которая математически описывается линейными уравнениями (алгебраическими, дифференциальными и т.д.). Все остальные связи являются нелинейными.

В БРА, в частности в САР ведущего вала (ВВ) и блока вращающихся головок БВГ, применяется ЭП со структурой двухпетлевого управления двигателями (рис. 13.15) БВГ или ВВ.

Структурная схема САР с двухпетлевым управлением скоростью вращения двигателя

Рис. 13.15. Структурная схема САР с двухпетлевым управлением скоростью вращения двигателя:

ЧД — частотный дискритминатор; ФД — фазовый дискриминатор; М — мотор;

FG — датчик частоты вращения; PG — датчик фазы вращения вала;

СУ — сервоусилитель.

С валом двигателя связано два датчика: FG — датчик частоты вращения, PG — датчик фазы вращения вала.

Сигнал с датчика FG поступает на частотный дискриминатор ЧД, а с датчика PG — на фазовый дискриминатор ФД.

Частотный дискриминатор вырабатывает управляющее напряжение, полярность и величина которого определяется отклонением частоты вращения двигателя от номинального значения. Полярность и величина напряжения на выходе фазового дискриминатора определяется отклонением фазы вращения вала двигателя от номинального значения. Напряжения ±Д[/1 и ±AU2 с выходов ЧД и ФД суммируются и через сервоусилитель СУ подаются на двигатель М, изменяя скорость его вращения в нужную сторону.

Использование двух контуров управления двигателем позволяет осуществить точную регулировку в широких пределах изменения скорости двигателя и хорошие динамические характеристики (скорость регулировки и устойчивость).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >