1. 7. Системи підпорядкованого регулювання координат ЕП. Загальні відомості та

Двоконтурна система підпорядкованого регулювання швидкості з

П-регулятором швидкості

Особливістю систем підпорядкованого регулювання координат із послідовною корекцією є рівна кількість підсилювачів і замкнених контурів числу регульованих координат. При цьому контури розташовуються таким чином, що вихідний сигнал зовнішнього контуру є задавальним вхідним сигналом внутрішнього контуру. Тим самим кожний внутрішній контур є підпорядкованим зовнішньому контуру, звідки і пішла назва підпорядкованих систем.

Згідно зі схемою (рис.1.13) першим контуром є контур струму і моменту (координата х3), який підпорядкований зовнішньому щодо нього контуру швидкості (координата х2). Кожний контур має свій підсилювач П1, П2, П3, який звичайно називають регулятором положення, швидкості й моменту (струму). Така побудова системи дозволяє здійснювати окреме регулювання координат і оптимальне настроювання якості процесу регулювання. Вибір типів регуляторів та розрахунок їх параметрів звичайно виконують таким чином, щоб отримати в динамічних режимах технічно оптимальний перехідний процес (настрій на технічний оптимум).

координати хі від 0 до сталого значення хі стале при

перерегулюванні Δхі = 4 – 10 %. Оптимальність такого перехідного процесу полягає у тому, що більш швидкий процес буде мати більше перерегулювання, а при меншому перерегулюванні процес проходить повільніше.
При технічному оптимумі за допомогою регулятора забезпечується наступна бажана передавальна функція розімкненого оптимізованого контуру:

(1.37)

де Тμ – деяка постійна часу контуру;
кзз – коефіцієнт зворотного зв’язку.

Ця функція (1.37) відображається кривою (рис.1.14) та характеризується перерегулюванням Δх = 4,3 %, часом регулювання t1 = 4,1· Тμ.
Настроювання на технічний оптимум виконується із тієї умови, що постійні часу кожного наступного контуру більші за попередні в 2 рази, тобто
Тμі / Тμ(і-1) = 2, де і – номер контуру.
Таке настроювання забезпечує такі показники перехідного процесу:
при і = 2, Δх = 8 %, t1 = 7· Тμ,
при і = 3, Δх = 6,2 %, t1 = 13,6· Тμ.

контуру має вигляд
(1.38)
Таке настроювання в ЕП забезпечує астатичне

регулювання координат та високу швидкодію при відпрацюванні збурювальних впливів, але перехідні процеси при стрибкоподібних змінах керуючих впливів відбуваються з великим перерегулюванням, яке доходить до 55%.
У системах автоматизованого ЕП постійного і змінного струму в загальному випадку здійснюється регулювання струму, моменту, напруги, ЕРС, магнітного потоку, швидкості та положення як за технічним, так і за симетричним оптимумом.

двоконтурної системи підпорядкованого
регулювання швидкості

контур регулювання струму з ПІ – регулятором струму РС і

зовнішній контур регулювання швидкості з п-регулятором швидкості РШ.
Оскільки регулятор РС має інтегруючий елемент, у сталому режимі результуючий сигнал, Uвх.р.с. на вході РС повинен бути рівним 0. Таким чином, виконується умова

Uвх.р.с. = Uзс – Uззс = Uзс – кс·Ія = 0, (1.39)
де Uзс – Uвих.рш – сигнал на виході РШ, який є задавальним сигналом для контуру струму;
кс – коефіцієнт ВЗЗ по струму.
У свою чергу:
Uзс = (Uзш – Uззш)·крш = (Uзш – кш·ω)·крш, (1.40)
де Uзш – задавальний сигнал для контуру швидкості;
кш – коефіцієнт ВЗЗ по швидкості;
крш – коефіцієнт підсилення регулятора РШ.
На виході РС, тобто на вході перетворювача П, діє сигнал Uк, накопичений за рахунок інтегруючої дії регулятора в попередньому перехідному процесі. Значення Uк таке, що забезпечується ЕРС перетворювача, яка необхідна для роботи двигуна в сталому режимі зі швидкістю ω при струмі Ія, рівному струму статичного навантаження Іс.

Із рівнянь ( 1.39) і ( 1.40) отримаємо:
(Uзш – кш·ω)·крш = кс·Ія. (1.41)
Звідси знаходимо рівняння статичної швидкісної характеристики системи в режимі стабілізації швидкості:
ω = Uзш / кш – Ія·кс/кш·крш = ω0 – Δωз, (1.42)
де ω0 = Uзш / кш
Δωз = Ія·кс/кш·крш.
Таким чином, жорсткість характеристики визначається співвідношенням коефіцієнтів: кс , кш , крш.