Проников А.С. 1995 Т.2 Ч.1 (830965), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Схема (а) и графики (б) пуска до скорости, превышающей номинальную, привода с друхзонным регулированием Входная цепь привода обычно имеет задатчик интенсивности, ограничивающий скорость нарастания управляющего сигнала. Это необходимо во избежание резких изменений силы тока при больших напряжениях, поскольку медленно нарастающая ЭДС двигателя не может обеспечить эффективное ограничение по току. Система управления током возбуждения связана с системой управления напряжением якоря через ЭДС двигателя. Поскольку ЭДС связана с магнитным потоком и скоростью (е=йФЯ), стабилизация ЗДС во второй зоне приводит к тому, что магнитный поток двигателя изменяется обратно пропорционально угловой скорости.
Сигнал, пропорциональный ЭДС, снимается с диагонали тахометрического моста, образованного якорем двигателя, обмоткой дополнительных полюсов ДП и резисторами Я1 и Р2. Сигнал, пропорциональный ЭДС двигателя, подается на ПИ-регулятор возбуждения РВ, включающий нелинейный элемент, и далее через СИФУ-2 управляет работой тиристорного преобразователя, питающего обмотку возбуждения двигателя. Кроме сигнала, пропорционального ЗДС двигателя, на вход регулятора РВ подается опорное напряжение, соответствующее номинальной скорости привода. До тех пор, пока угловая скорость меньше номинальной, регулятор РВ находится в насыщении и по обмотке возбуждения протекает номинальная сила тока. При больших скоростях регулятор вступает в работу и начинает уменьшать поток возбуждения двигателя.
Совместное действие регулятора скорости и регулятора возбуждения приводит к тому, что во второй зоне регулирования ЭДС все время остается неизменной. На рис. 5.19,б показаны графики изменения угловой скорости вращения, магнитного потока и ЭДС при- 263 вода главного движения с двухзонным регулированием при разгоне до скорости, превышающей номинальную.
В первой зоне регулирования за счет изменения напряжения на якоре двигателя ЭДС возрастает при неизменном потоке. Во второй зоне регулируется сила тока в обмотке возбуждения, при этом стабилизируется ЭДС, а магнитный поток уменьшается. Расчет динамики привода в первой зоне был подробно рассмотрен при описании регулируемого привода подачи. Во второй зоне регулирования структура привода является существенно нелинейной. Это практически исключает сколько-нибудь точное аналитическое решение и решение осуществляют численным методом. 5.4. Следящий привод Общая характеристика.
Следящий привод предназначен для точного воспроизведения входного управляющего сигнала в станках с ЧПУ. На вход следящего электропривода (рис. 5.20) подается управ- Рис. 5.20. Структурная схема следя- Рис. 5.21. Преобразованная структурная щего привода схема следящего привода ляющий сигнал и„который несет информацию о заданном перемещении. Этот сигнал сравнивается с сигналом цепи обратной связи и,.„ информационно связанным с реальным перемещением ~р вала двигателя, через динамическую цепь обратной связи с передаточной функцией и",, Разность и,=из — и,., сигналов пропорциональна разности заданного ср, и фактического ~р положения исполнительного вала привода, которое определяется с помощью измерительного преобразователя перемещения.
Сигнал рассогласования поступает на регулятор положения и далее на регулируемый привод, который работает в сторону уменьшения рассогласования. Непрерывное устранение рассогласования и является характерной особенностью следящего электропривода. Структурно следящий привод отличается от регулируемого наличием контура обратной связи по перемещению. Скорость электродвигателя в таком приводе пропорциональна рассогл асованию. Основной характеристикой следящего электропривода является погрешность положения е=~р — ~р. Погрешность углового положения вала двигателя легко может быть пересчитана на линейную погрешность положения исполнительного органа станка. Следящий привод анализируют по преобразованной структурной схеме (рис.
5.21), в которой обратная связь приведена к единичной. Следящий электропривод при абсолютно жестких механических передачах Математическое описание следящего электропривода при стандартных настройках регуляторов. Следящий привод выполнен по системе подчиненного регулирования с П-регулятором положения. ПИ-.регулятор тока настроен на технический оптимум, ПИ-регулятор скорости — на симметричный. В этом случае математическое описание следящего привода соответствует выражениям (5.58) и (5.60), где К= =.Оа=Кд пКр П~КС; Км=4т/У; А (р) =64,гЗрЗ+32,~2р2+8~р+ 1. 8 (р) =р (1+2Ч) . Динамические свойства следящего привода определяются характеристическим уравнением М (р) — рА (р) +К вЂ” 64 зр4+З2 2рз+8 р2+р 1 ~) О Из условий устойчивости .О <.3/(16т). (5.62) Из этих условий и заданного запаса устойчивости по модулю ~ находят коэффициент преобразования регулятора положения Кс Кр.п= 1,-, у, Амплитудно-частотная характеристика следящего привода ~ ЯГ(рч) [= )/ ~Ф вЂ” 2т'+В~~) '+(ч — 2т')' где ~=4тв — относительная частота; Х),'=4Ю,.
На рис. 5.22 изображены амплитудно-частотные характеристики следящего электропривода, построенные при нескольких значениях добротности В„'. ~Ж~,уУ) ! 2,д О д2 ОЧ 06 УВ Уд 12 1,М Рис, 5.22. АЧХ следящего привода Математическое описание следящего электропривода при произвольной настройке регуляторов. Когда стандартные настройки контура скорости не приводят к эффективным результатам или когда стандартные ограничения в реальной системе не оправдываются и компенсации больших постоянных времени не происходит, необходимо анализировать все три контура системы: контур тока, скорости и положения. Передаточную функцию контура тока Я7 ., определяют по выражению (5.53), где Т Т„р'+ Т Р+1 „ Ф 1 Т~,р К 1+Т Р' Передаточные функции контура скорости: раз.с И' ~ +~с~ раз.с где В'ра .
— передаточная функция разомкнутой системы, ~раз.с=С~ р.с~клУмех, Умех= Км/(ТмР); 'И"р.с= Кр.с (1+Тр.сР) /(Тр.сР) . Передаточные функции следящего привода по углу поворота вала двигателя и погрешности определяют по формулам (5.56) и (5.57), где необходимо принять К,.,=.К„.; Ю'р., — — Кр.„(П вЂ” регулятор положения). Следящий электропривод с многомассовой механической системой Качество следящей системы и конструкция первичного измерительного преобразователя перемещения во многом зависят от его расположения в кинематической цепи привода. Наиболее достоверная информация о перемещении может быть получена, если измерительный преобразователь ИП непосредственно связан с исполнительным элементом привода станка или промышленного робота.
Однако при этом цепью обратной связи охвачены зазоры и упругости элементов механической передачи, что может привести к появлению автоколебаний в системе электропривода. Более простым с конструктивной точки зрения вариантом является расположение датчика обратной связи на ходовом винте или другом промежуточном элементе кинематической цепи. В этом случае используют более компактный угловой измерительный преобразователь, однако часть кинематической цепи оказывается не охваченной обратной связью, что увеличивает суммарную статическую погрешность следящего привода. И наконец, самым простым, но и наименее точным способом осуществления обратной связи является расположение измерительного преобразователя на валу исполнительного электродвигателя следящего привода.
Наиболее простая модель, охватывающая все три варианта обратной связи по положению, представляет собой трехмассовую механическую систему (рис. 5.23). »'»раз.п Рис. 5.23. Структурная схема привода с трехмассовой механической системой Электромеханическая система следящего привода описывается уравнением 9„+р О 0 Р„ОО Щ1 ~У О + 1~~1 00 Оз1 0 р ~7з1 00 йЗ1 ~'З2 =з ГДЕ 9И ~ й1Кс ~ раз.сР; Рй1= %~г1~~~раз» ~раз.с = С ~ к.т ~р.с — ПЕРЕДЯТОЧНая фунКцня раЗОМКНуТОГО КОНТура СКороСТИ; ~раз ~ раз.с~ о.с~р.п передаточная функция разомкнутого контура положения; К~1, К~2— передаточные функции механической системы по моменту М двигателя и моменту сопротивления М,. Структура правой части матрицы в круглых скобках переменна. Она имеет ненулевые элементы только в одном столбце, соответствующем условному номеру обратной связи.
При «=1 (обратная связь с вала двигателя) все ненулевые элементы расположены в первом столбце. При «=2 (обратная связь с промежуточного вала) или «=3 (обратная связь с конечного звена) ненулевые элементы перемещаются соответственно во второй или третий столбец.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
