Построение позиционной системы подчиненного регулирования

Позиционные электроприводы выполняют различные функции в зависимости от особенностей технологии работы механизмов и могут быть разделены на следующие группы:

· электроприводы, предназначенные для отработки заданного положения механизма (в том числе для приведения механизма в исходное положение и фиксации в указанном положении);

· электроприводы, предназначенные для отработки заданного перемещения механизма;

· двухдвигательные электроприводы с взаимной синхронизацией электродвигателей по положению;

· следящие электроприводы с синхронизацией по положению с ведущим механизмом.

Для электропривода первой группы строго заданы начальное и конечное положение рабочего органа механизма и переход из одного положения в другое происходит по одному и тому же пути (например, механизм нажимного устройства клети прокатного стана).

Для электропривода второй группы начальной точкой отсчета для отработки заданного перемещения является конечное положение рабочего органа после отработки заданного перемещения, поэтому, например, поворот робота на угол π/2 по часовой стрелке может происходить бесконечное число раз.

Для электропривода третьей группы характерна отработка совместного синхронного движения с допустимой ошибкой (например, индивидуальный электропривод передвижения моста крана, обеспечивающий движение моста без перекоса).

Для следящего электропривода характерной особенностью является обеспечение перемещения рабочего органа в соответствии с изменяющимся по произвольному закону управляющим воздействием при ошибке, не превышающей допустимого значения во всех режимах работы (например, электропривод радиолокационной антенны, отслеживаемой положение летательного аппарата).

Для получения сигнала обратной связи по положению, можно использовать сельсин - датчик, работающий в амплитудном режиме и связанный через измерительный редуктор с валом исполнительного электродвигателя (приложение В).

В системах регулирования перемещения с валом электродвигателя через измерительный редуктор связан сельсин – датчик, обмотка синхронизации которого соединена с обмоткой синхронизации сельсина – приемника по трансформаторной схеме подключения (приложение В). На выходе сельсина – приемника формируется выходное напряжение переменного тока, амплитуда которого пропорциональна синусу угла рассогласования роторов сельсинов, а фаза – определяется знаком угла рассогласования. Выход сельсина – приемника подключен к ФВУ, на выходе ФВУ получается напряжение постоянного тока , величина которого пропорциональна разности углов поворота роторов сельсинов, а полярность определяется знаком угла рассогласования.

Структурная схема объекта регулирования позиционного электропривода представлена на рис.8.1.

Рис.8.1. Структурная схема объекта регулирования позиционного электропривода

На рис.8.1,а структурная схема соответствует электроприводу отработки заданного положения рабочего органа, а на рис.8.1,б - электроприводу отработки заданного перемещения.

Передаточная функция объекта регулирования для третьего контура регулирования (регулирования положения) имеет вид:

, (8.1)

где - коэффициент, связывающий линейную скорость перемещения механизма и угловую скорость вращения электродвигателя, если выходной координатой объекта регулирования является линейное перемещение (путь) механизма , или

- коэффициент, связывающий угол поворота и угловую скорость вращения электродвигателя, если выходной координатой объекта регулирования является угол поворота рабочего органа механизма (где - передаточное отношение измерительного редуктора).

Для реализации обратной связи по положению (перемещению) рабочего органа применяют сельсин или вращающийся трансформатор, сочленяемый с валом электродвигателя через измерительный редуктор.

Ориентировочно передаточное отношение измерительного редуктора определяется выражением:

, (8.2)

где (0,5…0,8)– коэффициент запаса, учитывающий не идеальность элементов САР;

– максимальная скорость вращения электродвигателя при отработке заданного перемещения, 1/с;

– максимальное задание на перемещение, В;

– угловое ускорение (замедление) электропривода, определяемое заданным динамическим моментом , т.е. работой задатчика интенсивности скорости (ЗИ).

Как видно из структурной схемы рис.8.1 система управления позиционным электроприводом должна содержать три контура регулирования: контур регулирования якорного тока, контур регулирования скорости и контур регулирования положения (перемещения).

Настройка контуров регулирования тока и скорости подробно рассмотрена в главе 2. Рассмотрим настройку внешнего контура регулирования положения (перемещения)[1,7,11].