Замкнутые электроприводы с подчиненным регулированием координат

Качественное регулирование координат в системе П–Д обеспечивает принцип подчиненного регулирования. Этот принцип предусматривает регулирование каждой координаты с помощью своего отдельного регулятора и соответствующей обратной связи, т. е. регулирование каждой координаты происходит в собственном замкнутом контуре и требуемые характеристики ЭП в статике и динамике можно получить за счет выбора схемы и параметров регулятора этой координаты и цепи ее обратной связи.

Чтобы ограничить ток и момент, нужно ограничить сигнал, поступающий с внешнего контура.

Рис. 10.

Рассмотрим схему ЭП (рис. 10а) с подчиненным регулированием, выходной регулируемой координатой которой является скорость. Управляющая часть схемы состоит из двух замкнутых контуров: контура регулирования тока (момента), содержащего регулятор тока РТ и датчик тока ДТ, и контура регулирования скорости, содержащего регулятор скорости PC и датчик скорости (тахогенератор) ТГ.

Регуляторы тока и скорости выполняются на базе операционных усилителей. Включение в цепь задающего сигнала скорости регулятора скорости PC и его обратной связи резисторов и обеспечивает изменение этого сигнала с коэффициентом . Аналогично изменение сигнала обратной связи по скорости происходит с коэффициентом . Такой регулятор получил название пропорционального регулятора скорости.

Включение в цепь обратной связи регулятора тока РТ конденсатора последовательно с резистором позволяет получить на выходе РТ сигнал в виде суммы двух составляющих:

,

где , – коэффициенты усиления сигналов.

Здесь сигнал содержит пропорциональную и интегральную составляющие входного сигнала , т.е. РТ является в этом случае пропорционально-интегральным (П - И) регулятором.

Схема и параметры цепей регулятора выбираются из условия желаемого характера переходных процессов при регулировании координат. Обычно выбираются переходные процессы с затухающими колебаниями (рис. 10б), что позволяет обеспечить устойчивость этих процессов при небольших длительностях и перерегулированиях.

Распространенным методом настройки регуляторов является так называемый технический оптимум, при котором перерегулирование составляет 4,3% от установившегося уровня, а время переходного процесса , где – электромагнитная постоянная времени тиристорного преобразователя, принимаемая обычно равной 0,01 с.

Схема подчиненного регулирования позволяет простыми средствами ограничить координаты ЭП заданным уровнем. В схеме, приведенной на рис. 10а, для этой цели в цепь обратной связи PC включены стабилитроны V1 и V2, которые, ограничивая выходное напряжение PC, являющееся входным задающим сигналом тока , ограничивают ток и момент двигателя.

На рис. 10, в приведены статические характеристики ЭП с подчиненным регулированием координат и настройкой на технический оптимум. Их особенностью является наличие вертикального участка I, на котором обеспечивается ограничение тока и момента, и участка II с жесткими характеристиками, наклон которых зависит от соотношения двух постоянных времени – электромеханической двигателя и электромагнитной преобразователя .

В схемах подчиненного регулирования используется и другой критерий настройки регуляторов по симметричному оптимуму, который позволяет получить абсолютно жесткие статические характеристики на участке II, но переходные процессы в этом случае характеризуются большим перерегулированием, доходящим до 55%. При настройке по симметричному оптимуму регулятор скорости PC выполняется пропорционально-интегральным.

Схемы с подчиненным регулированием координат нашли широкое применение в регулируемых ЭП как постоянного, так и переменного тока.