Notațiile adoptate în tabelul 1:
Te, TM - constanta de timp electromagnetică și electromecanică a motorului;
Tm este constanta de timp a convertorului tiristor;
cred, kd, ktp, kae, kpot - factorii de câștig ai cutiei de viteze, motorul D, convertorul tiristor, amplificatorul electronic, respectiv potențiometrul.
Valorile coeficienților C2 și respectiv C3 sunt: 0,1 c2 și - 0,15 c3.
1. Proprietățile de bază și scopul funcțional al elementelor care formează ACS. Principiul de funcționare al ACS
1.1 Proprietățile de bază și scopul funcțional al elementelor ACS
1.1.1 Motorul cu curent continuu
Motorul de curent continuu are o înfășurare de excitație localizată la polii clar exprimați ai statorului. Un curent constant curge prin bobina de excitație, ceea ce creează un câmp magnetic de excitație. În motor există o înfășurare cu două straturi, în care este indus EMF în timpul rotirii armăturii. Pentru o anumită direcție de rotație, EMF indus în conductori depinde numai de polul la care este amplasat conductorul.
Dispozitiv de măsurare potențiometric
O varietate de micromachine electrice de informații destinate utilizării în sistemele de transmisie cu unghi îndepărtat este un dispozitiv de măsurare potențiometric. Ieșire (cantitate controlată) este unghiul de rotație al mecanismului de acționare a arborelui b sau, echivalent, rotația motorului unghiului potențiometrului Pvyh deoarece acest potențiometru se află pe același ax ca și mecanismul de acționare (la executiv axa AI), iar semnalul de ieșire - un unghi de rotație a motor potențiometru PVT, care este situat pe axa de comandă a KO.
Unitatea operare Algoritmul în cauză trebuie să fie executivă axa IO urmat schimbarea în mod arbitrar poziția axei de KO t. E. B (t) = a (t) sub acțiunea diferitelor elemente de perturbații ale sistemului, în special statică de rezistență a cuplului Mc.
Sistemul de dispozitiv de măsurare (potențiometrelor și Pvyh Pvc) determină eroarea e unghiulară (t) între obiectivul de cotitură valoarea comenzii unghiului a (t) și axa valorii reale a cantității controlate - de unghiul de rotație b axa executivă (t) și convertește semnalul
în tensiunea proporțională cu eroarea Ue (t), adică,
Ue (t) = Ua (t) - Ub (t) = Ke (a) - b (t)
unde Ua. Ub sunt potențialul potențiometrelor Pvx și respectiv Pv; Ke - câștigul dispozitivului de măsurare (potențiometrele Pvh și Pvых au modele și parametri identici). Apoi, semnalul Ue (t) este amplificat prin tensiune și putere, respectiv, cu ajutorul UTP și TP. Ca urmare, se produce o acțiune de control la ieșirea regulatorului - tensiunea Ud (t). care este alimentat la înfășurarea motorului. Valoarea tensiunii de control depinde de mărimea semnalului de eroare convertor câștiguri tiristoare Kt.p - și amplificator DC Kupt.
1.1.3 Amplificatorul electronic
Amplificator electronic - un dispozitiv proiectat pentru a crește puterea semnalului electric de intrare. În acest caz, se realizează amplificarea unui semnal de intrare cu putere redusă datorită energiei sursei externe de alimentare cu un nivel de putere mult mai mare. circuit amplificator structural este prezentat ca o rețea de patru terminale activ, la bornele de intrare ale care este conectat la sursa de intrare ca o sursă de tensiune. Rezistența la sarcină Rn este conectată la bornele de ieșire.
Amplificatorul conține elemente active (semiconductoare) și elemente pasive (rezistoare, condensatoare, inductoare), precum și surse de alimentare. Elementele pasive sunt proiectate pentru a furniza modul de operare specificat al elementelor active.
1.1.4 Convertor tiristor
Sistemul invertor Tiristori constă dintr-un control de faze puls (IFSB) și convertor tiristor adecvat, al cărui element principal este un circuit de putere de conversie de alimentare de curent alternativ în curent continuu de putere (control redresor) prin intermediul tiristoare.
Ca sarcină inversoare, se adoptă un circuit de ancorare al unui motor DC. IFSB convertește semnalul de control continuu Uy (t), aplicat la intrarea sa în secvență (generată de generatorul de impulsuri) gate puls ai (t), deplasat în fază în raport cu momentul arderii tiristor naturale. Apoi, cu ajutorul convertorului tiristor în sine, valorile discrete ale ai (t) sunt transformate înapoi într-un semnal continuu pe o parte a coordonatei de ieșire - emf a convertorului.
Este un design pur mecanic, conceput pentru a transfera cuplul, pentru a reduce (crește) viteza arborelui.
Se compune dintr-un tren de viteze de orice tip (selectat în funcție de nevoile specifice și de forțele aplicate). Poate fi unul și mai multe etape, diferite în formă, scop, metode de răcire etc.
Principiul de funcționare al ACS
Luați în considerare funcționarea unității servo. Cu o poziție identică a axelor de comandă și de acționare ale unității, unghiul de eroare dintre ele este zero. Tensiunile Ue și Ud sunt de asemenea zero. adică motorul și întregul sistem sunt în repaus. Acum rotiți axa de comandă într-un unghi. Ca urmare, orice unghi de eroare e = a - b și o tensiune proporțională Ud și motorul să se rotească prin intermediul reductorului se va roti și executive potențiometru axa motorului Pvyh în jos până când unghiul de eroare până când unghiul devine egală cu zero. Când axa de comandă este rotită în direcția opusă, polaritatea tensiunii aplicate motorului și, în consecință, direcția de rotație a acestuia, se modifică. Dacă stresul unghiulară a (t) axa de comandă variază în conformitate cu o lege arbitrar în timp, iar axa executive poziție unghiulară b (t) va varia, de asemenea, potrivit aceleiași legi.
Trebuie remarcat faptul că direcția de rotație a motorului va coincide cu semnul unghiului de eroare numai în cazul în care reacția de la motor la axa executivă (motorul potențiometrului Pvt) va fi negativă. Dacă, totuși, atunci când motorul se rotește, unghiul de neconcordanță crește, aceasta înseamnă că feedback-ul este pozitiv. Pentru a fi negativ, este necesar să se modifice polaritatea tensiunii aplicate motorului.
Schema funcțională a ACS este prezentată mai jos în text (a se vedea figura 2).
Fig.2 Diagrama funcțională a ACS
2. Comenzi diferențiate și funcții de transfer ale elementelor care formează ACS
Dispozitivul potențiometric este descris de ecuația:
Uq (t) = kot × q (t),
unde k = 70 w / rad.
Potențiometru de egalizare în formă de funcționare:
Uq (S) = kot × q (S).
De unde funcția de transfer a potențiometrului:
În consecință, dispozitivul potențiometric este reprezentat de o legătură proporțională și este descris de ecuația:
Uq (S) = 70 × q (S).
2.2 Convertor tiristor
Convertorul tiristor în mod continuu de curent este descris printr-o legătură care constă dintr-o conexiune de serie a unei unități fără întârziere liniară cu un factor de amplificare kmn și o unitate de întârziere pură,
,
unde t este un timp aleator, numit de obicei întârzierea medie.
se descompune într-o serie de putere și ia în considerare numai primii doi termeni din această serie. Apoi, funcția de transfer a convertizorului tiristor devine:
.
Având în vedere faptul că Tm = t, obținem
,
unde Tm = 3,33 × 10-3
Pentru o funcție de transfer dată, ecuația diferențială:
2.3 Amplificatorul electronic
Amplificatorul electronic este descris prin ecuația:
Uy (t) = keiu × Uq (t),
Ecuația amplificatorului electronic în forma de funcționare:
Uy (S) = keiu × Uq (S).
Unde este funcția de transfer a amplificatorului electronic:
În consecință, amplificatorul electronic este reprezentat de o legătură proporțională și este descris de ecuația:
Uy (S) = 35x Uq (S).
2.4 Motor DC
Luați în considerare secțiunea sistemului, inclusiv TP și motorul. Valoarea de intrare a acestei secțiuni este Ud (t), iar valoarea de ieșire este viteza unghiulară w (t) a motorului.
Gasim ecuatia care conecteaza w (t) si Ud (t).
Ecuația Ud (t) din circuitul electric constând din TP și înfășurarea armăturii motorului are forma:
unde Rd - rezistența activă a înfășurărilor și periilor motorului;
Ld - inductanța periilor;
- anti-emf motor.
Putem presupune că fluxul magnetic al motorului este Φ = const,
;
substituind <2> în <1> obținem:
formulă <3> - ecuația Ug (t) din lanțul examinat. Cu toate acestea, în acest lanț există și energie mecanică, prin urmare este necesară compunerea ecuației de momente:
unde J este momentul de inerție al tuturor părților rotative, redus la arborele motorului, Nms2;
Mc - reducerea momentului de rezistență al mecanismului de lucru.
Cuplul motorului
sau luând în considerare faptul că Φ = const,
;
.
Înlocuind Mirr în ecuația momentelor, obținem:
=
Vom lua MC = 0, atunci
=
panta primei asimptote este de -20 dB / dec;
panta celei de-a doua modificări este de -20 dB / dec și este -40 dB / dec;
panta celor treia schimbări cu -20 dB / dec și -60 dB / dec;
panta celei de-a patra schimbări cu -20 dB / dec și -80 dB / dec;
Pentru construirea LPPH folosim datele din tabel. 2. Este evident din caracteristicile că sistemul este instabil, deoarece LPCCH traversează axa W mai devreme decât LATCH.
4.4 Compararea rezultatelor studiului de stabilitate prin diferite metode
Criteriile de stabilitate considerate mai sus au dat același rezultat. Cu toate acestea, din punct de vedere al utilizării practice, acestea sunt inegale.
Criteriul Hurwitz face posibilă obținerea unei judecăți calitative asupra caracterului procesului de reglementare, adică stabilitate, indiferent dacă procesul este stabil sau nu; dar este cel mai precis. Și, de asemenea, această metodă vă permite să determinați câștigul limitativ al ACS.
Criteriul de frecvență Nyquist este aplicat atunci când este dificil să se obțină ecuațiile tuturor legăturilor, dar este posibil să se obțină caracteristici de fază experimentală a acestora. Stabilitatea prin această metodă este determinată de modul în care AFCS acoperă punctul cu coordonatele (-1; j0).
În plus, locația LPCCH nu oferă încă un răspuns direct, indiferent dacă sistemul este stabil, ceea ce necesită studii suplimentare.
Atunci când se utilizează caracteristicile de frecvență logaritmică, estimarea stabilității sistemului este simplificată, adică prin natura lor, se poate concluziona dacă sistemul este stabil sau nu; dar puteți obține mărturie în conflict, pe măsură ce folosim LACH aproximativ, în loc de exact.
5. Sinteza unui dispozitiv de corecție secvențială
5.1 Calcularea și construirea răspunsului la frecvența logaritmică dorită
Sinteza dispozitivului de corecție secvențială se realizează prin metoda caracteristicilor logaritmice.
În cele ce urmează, presupunem că ACS constă dintr-un dispozitiv de măsurare, un dispozitiv de acționare și un obiect de comandă cu o funcție comună de transfer W (S) și un dispozitiv de corecție secvențială cu o funcție de transfer Wku (S).
Când luăm în considerare răspunsul la frecvența logaritmică dorită (LASH), distingem patru domenii:
a) regiunea cu frecvențe foarte joase (0,
).
Panta caracteristică este de -20 dB / dec, prin numărul de legături integrate;
b) regiunea cu frecvență joasă (
,
).
Panta este de -40 dB / dec, de numărul de legături aperiodice cu o constantă de timp
;
c) domeniul de frecvență medie (
,
).
Înclinați-vă la frecvența cutoff
este - 20 db / dec pentru a asigura rezervele necesare de stabilitate.
d) regiunea de înaltă frecvență (
Panta nu afectează în mod semnificativ calitatea sistemului de control automat, deci o vom alege pe baza LACH-ului inițial.
Calculați parametrii LIFE:
;
Pe baza datelor primite și luând în considerare cerințele, construim LIFE.
5.2 Selecția dispozitivului de corecție serială și calcularea parametrilor săi
Rezolvăm problema sintetizării unui dispozitiv de corecție secvențială. Pentru a face acest lucru, de la HUMANS, se scad geometric LOTUL sistemului neregulat. Caracteristica recepționată este LACH a dispozitivului de corecție.
Prin forma LACH a dispozitivului de corecție, definim funcția de transfer, circuitul și parametrii. LACH redus al dispozitivului de corecție este reprezentat de următoarea diagramă:
Fig. 4 Circuitul dispozitivului de corecție
;
.
Funcția de transfer a dispozitivului:
;
kVsk este factorul de câștig al ACS ajustat;
kV este câștigul ACS inițial.
Numărul factorilor din formular (
) în numărător corespunde numărului de tranziții + 20db / dec, iar în numitor - -20db / dec. Timp constant
, sunt determinate de frecvențele de cuplare corespunzătoare pe LACH a dispozitivului de corecție.
Calculăm parametrii dispozitivului de corectare:
Structura ACS ajustată poate fi reprezentată ca:
Fig. 5 Schema structurală a ACS corectată
6. Calcularea și construirea caracteristicii de tranziție a ACS corectată
6.1 Calcularea răspunsului de fază al ACS corectat
Calculul PFC al ACS corectat se va face prin link-uri
;
;
;
;
iar rezultatele sunt prezentate în tabelul 3. Pe baza datelor calculate, construim LPCCH al ACS corectat. Dintre caracteristici, este evident că sistemul este stabil.
Rezervele pe o fază - 57,5 °, pe amplitudine - 12 дб.