Материал: Штейнберг, Ш. Е. Промышленные автоматические регуляторы

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

гателя, после чего он практически не меняется. Наличие обратной связи по току позволяет уменьшить зону нечувствительности регуля тора, так как ток в обмотках двигателя дополнительно увеличива ется. Кроме того, при торможении двигателя дополнительной на грузкой на валу-ток в его обмотках возрастает. Благодаря действию положительной обратной связи это возрастание становится еще боль ше, что позволяет преодолеть сопротивление на валу исполнитель ного механизма. Таким образом, суммарное действие обратных свя зей по току и по напряжению позволяет уменьшить зону нечувст

вительности	и	получить более	пологие зависимости	скорости
двигателя от	входного сигнала и		от нагрузки на его валу.
На рис.	5-13	приведены экспериментальные зависимости скоро

сти на выходном валу исполнительного механизма от величины вход ного сигнала. Эти зависимости получены при трех значениях момен та сопротивления на валу исполнительного механизма и при двух по

ложениях потенциометра	R4(аСв).	Эти	кривые	показывают,	что
и при наличии обратной связи регулятор			существенно изменяет		зо
ну нечувствительности и	скорость	при	изменении	момента сопро

тивления.

6)СТРУКТУРНАЯ СХЕМА И ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ *

Функциональная схема регулятора приведена на рис. 5-9. Элементы этой схемы описаны в табл. 5-3. Структурная схема регулятора при

ведена на рис. 5-14, где принято разделение

регулятора на следую

щие звенья.

Усилительное

звено

включает

измерительную

часть

ИЧ

и пер

вый каскад усиления

напряжения

УН1.

Входная

координата

звена

/ — изменение напряжения

на входе

УН1

Х\

X -f- #о«с»

где х — сигнал

ошибки**;

х0.с

— сигнал

на

входе

цепи

обратной

связи

ОСП.

х2

Координата

— изменение

напряжения

на

выходе

усилителя

УН1 и звена /.

Передаточная функция звена / может быть записана в виде

где k{

— коэффициент

усиления

звена /,

который

равен

произведе

нию коэффициентов усиления звеньев ИЧ

и УН1.

Интегрирующее

звено

включает в

себя второй каскад

усиле

ния напряжения, усилитель мощности, магнитные усилители, двига тель и редуктор.

Входная координата		звена,	изменение напряжения		на входе		УН2
где хс.с		Хз =	х2 -f- #с.с>
где хс.с	— напряжение	на выходе цепочки стабилизирующей					;вязи
(звена / / / , см. ниже).
* Исследование динамических			свойств	регулятора БРМ-11		выполне
но В. Г. Атаманенко.
** х выражается в процентах			полного	сопротивления	(120	ом)	рео
статного	датчика.

216

Рис. 5-14. Структурная схема регу лятора БРМ .

Т а б л и ц а 5-3

Обозначе ния на рис. 5-9

ИЧ

Входная	координата	Выходная координата	Вид звена
Отклонение движка		Напряжение на вхо	Усилительное звено
базового	прибора от	де в усилитель УН1

задания

УН1

Напряжение

неба

Напряжение,

сни

То же

ланса

измерительно

маемое

анодного

го

моста

сопротивления

этого

каскада

у д а

Напряжение

на сет

Напряжение на сет

То же

ке

лампы

усилителя

ке лампы

усилителя

УН2

мощности

УМ

Напряжение

на сет

Разность

анодных

То же

ках

триодов

лампы

токов

этих

триодов

Л2

МУ1, МУ2

Разность

токов

уп

Напряжение

на

То же*

равления

(анодных

двухфазном

конден

токов УМ)

саторном

двигателе

им

Напряжение

на фа-

Перемещение

вы

Интегрирующее зве

зосдвигающем

кон

ходного

вала

двига

но**

денсаторе С1

теля

ОСС

Напряжение

на фа-

Напряжение,

сни

Усилительное

звено

зосдвигающем

кон

маемое

движка

ре

денсаторе

век

зистора

торная

разность

то

ков,

протекающих

через

обмотки

двига

теля

осп

Перемещение

вы

Напряжение

на

Усилительное

звено

ходного

вала

испол

входе

усилитель

нительного

механиз

УИІ

ма

*Постоянная времени магнитных усилителей не превышает 0,03 сек и лх инерционностью здесь можно пренебречь.

**Постоянная времени инерции составляет примерно 0,3 сек. Здесь этой инерционностью мы также пренебрегаем.

Выходная координата звена, перемещение выходного вала испол

нительного	механизма обоз
начена у*.			х л Х , \|	\| * г Л х , г ^ - \|	У
Передаточная			функция
звена / / без учета			инерции
двигателя	записывается в
виде			х»-с	L£EL\| т	U -
	У	К
^ 1 =	—	= —	•
	х3			Ш
				Ш

* у выражается в процен тах от максимального угла поворота (120°) исполни тельного механизма.

217

где k2 — коэффициент усиления интегрирующего звена, равный произ ведению коэффициентов усиления звеньев УН2, УМ, МУ, УД и Р.

Усилительное	звено	III	(ОСП),	жесткая обратная связь по по
ложению выходного вала исполнительного механизма.
Входная координата звена, перемещение выходного вала испол
нительного механизма		обозначена у ; выходная			координата звена
Хо.с — изменение напряжения на Ri.
Передаточная	функция звена / / / записывается				в виде
		W m	(р) =	= s,
				У
где 6 • коэффициент усиления звена				ОСП.

UT=f(x)

Рис. 5-15. Статические характе ристики стабилизирующей об ратной связи.

мости могут быть записаны

	Звено	IV	включает		элемен
ты	обратной		стабилизиоующей
связи ОСС.					у зве
	Входная		координата
на — перемещение				выходного
вала.
Выходная координата у зве
на	Хас—напряжение,			R4	снимае
мое	с	резистора			(см.

рис. 5-10). Напряжение на вы


ходе устройства	обратной		свя
зи Хс-с представляет		собой сум
му напряжений	на	вторичных
обмотках трансформаторов			то

ка ТТ и напряжения ТН. Эта сумма проходит через пассив ный фазосдвигающий RC-KOH- тур (рис. 5-10).

Характер изменения на пряжения UT на выходе транс форматора тока ТТ и напряже ния UB на выходе трансформа тора напряжения ТН при от ключении звеньев / / / и IV от сумматоров приведена на рис. 5-15. Аналитически эти зависи- в виде

	UT	= ф т х при х < Д н / 2 ;
	UT	= срт Д н / 2 при х]> Д н / 2 ,
где ф т — тангенс угла		наклона характеристики U?=f(x);		Д н • • зо-
на нечувствительности регулятора
		= —	Ф н * .
здесь фн — тангенс	угла наклона		характеристики.
Знак минус в формуле указывает, что фаза напряжения				отлича
ется на 180° от фазы	выходного сигнала.
Звено стабилизирующей обратной связи — нелинейное:				уравне

ние звена меняется при изменении величины входного сигнала. Ли нейное приближение уравнения регулятора будет определено, если пренебречь зоной нечувствительности и зоной насыщения (см. § 2-5).

218

В этом случае ОСС становится простым усилительным звеном. Для дальнейших расчетов удобно перенести вход звена IV на выход интегрирующего звена, т. е. вход звена IV приведен к выходу ре гулятора так, как изображено на структурной схеме рис. 5-14. При таком приведении усилительное звено превращается в дифференци рующее с передаточной функцией:

W I V ( p ) = fe3p.

Передаточная функция регулятора в соответствии со схемой рис. 5-14 в И-режиме при W n i = 0 запишется в виде

Подставив найденные ранее выражения передаточных функций звеньев, запишем уравнение регулятора в И-режиме в виде

			WH	(Р) = ~		-					(5-4>
где k =	klk2l{\-\-k2h).				Р

Значения		коэффциентов в регуляторе:					RI
£ i = 0 - r	0,3 — изменяется			потенциометром				(см.		схему
рис. 5-10);		1/сек;
£ 2 = 3 8 , 0			изменяется		потенциометрами R17				и R20		(см.
^з = 0-И 0,16 сек—
схему рис. 5-10).				ku	k2,	k3 в уравнении		k
При указанных диапазонах									изменяются
в пределах k = 0—\l,A			1/сек.
Если представить передаточную функцию регулятора										в	виде
W„(p) = \jtwp,		то диапазон настройки				постоянной	времени			интегри

рования Г и = l/k в секундах равен 0,088 — оо.

Мы получили выражение передаточной функции идеального И-ре- гулятора. При получении этого выражения мы пренебрегли инерцией двигателя и усилителя, а также имеющимися зоной нечувствитель

ности и	зоной	насыщения (см. рис. 5-13).		Структурная схема регу
лятора,	учитывающая		эти балластные	элементы, приведена на
рис. 5-16, а. С		помощью	апериодического	звена 1/(Тяр-{-\)	удается

более точно аппроксимировать передаточную функцию исполнитель ного механизма (значение Г д = 0 , 3 сек). Передаточная функция ли нейной модели инерционного регулятора в И-режиме, соответствую щая схеме на рис. 5-16, а, запишется в виде

^и.АР) = ~ - т	п { , , •	(5-5 )
Т И Р	Тд р + 1

Графики частотных характеристик, соответствующие этой пере даточной функции, изображены на рис. 5-17. Там же нанесены экс периментальные точки, полученные с реального регулятора.

Передаточная функция регулятора в П-режиме в соответствии со структурной схемой, изображенной на рис. 5-14, может быть за писана в виде

(/>)

Wn (р) = + Г и ( р ) Wm (р)

219

Учитывая инерцию исполнительного механизма, подставляем

в это выражение	вместо		№ и (р)	значение	№ и . и ( р ) из (5-5). Тогда
получим передаточную функцию регулятора в виде
^ П . и ( Р ) :			ТиТдкр	р 2 +^ Г„	(5-6)
^ П . и ( Р ) :			ТиТдкр	р 2 +^ Г„	fepp+l
где kp= 1/6.
	О	•			1
		1 7Г			1
	J	1 7Г		т»р	ТАР*1
	J			т»р	ТАР*1
				а)
X,	а	/~		1	I
	J			ТиР	ТАР*'

б)

Рис. 5-16. Структурная схема уточненной модели регу лятора БРМ .

а — в И-режиме; б — в П-режиме.

30оо

хх

70
60
50 V
О	0,1 0,2 0,3 0,Ь	0.5	0,6рад/сек
	а)			0	0,1	0,2 0,3	ОЛ 0,5 0,6рад/сек
							б)
Рис.	5-17. Частотные характеристики регулятора в						И-режиме.
	а — фазо-частотные;			б — амплитудно-частотные				звена;
	— идеальный	регулятор;		А = 10%;	— с	учетом	балластного	звена;
О — экспериментальное			значение	А = 10%;	X — экспериментальное			значение
Л =5%.

На рис. 5-18 приведены графики частотных характеристик регу лятора в П-режиме, построенные по уравнению (5-6). На рисунке нанесены также экспериментальные точки.

Характеристики регулятора с учетом его нелинейных элементов могут быть определены с помощью структурной схемы, изображен ной на рис. 5-16,

220

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/155571

Смотрите также:



17. Введение 18. Линейные программы 19. Ветвления 20. Программирование циклических алгоритмов
Анализ эффективности инвестиций предприятия на примере ООО «СпецПримСтрой»
Сборные железобетонные ребристые плиты перекрытия
_-___-~1
_3 тема - Диффузия
_Роджерс Карл, Брак и его альтернативы
_Штерн Вильям, Дифференциальная психология и ее методические основы
- Описание типа СЭТ7009