АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД В ПРОКАТНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СИСТЕМЫ В ВИДЕ ОБЪЕКТА РЕГУЛИРОВАНИЯ И РЕГУЛЯТОРА

.' Систем# автоматического управления электроприводами вклю­чают ряд звеньев, имеющих различное назначение: звенья, в ко­торых происходит процесс, подлежащий регулированию; преоб-

■ разователи энергии для питания этих звеньев; измерительный орган (датчик) для измерения фактического значения регулируе­мой физической величины и преобразования ее в электрическую . величину для сравнения с заданным значением регулируемой величины;' усилительно регулирующие и корректирующие звенья и др. Все эти звенья характеризуются передаточными функциями. и отражаются в структурной схеме системы. Такую схему всегда можно преобразовать в замкнутую схему, состоящую из двух последовательно соединенных звеньев:

- . -1) объекта регулирования, т. е. устройства, в котором проис­ходит'процесс, ^подлежащий регулированию;

• 2) автоматического регулятора, т. е. автоматически действую­щего устройства, предназначенного для выполнения задачи регу­лирования.

* Д передаточную функцию объекта регулирования включают также измерительное устройство (датчик) регулируемой величины и преобразователь энергии с управляющим органом. Другими словами, под объектов регулирования понимают участок цепи, у которой выходная величина последнего звена сравнивается с заданием, а входом является выходная величина усилителя - регулятора.

В передаточную функцию автоматического регулятора вклю­чают усилитель с обратными связями, охватывающими послед - ний. Тогда схема автоматического регулирования может быть представлена структурной схемой в виде объекта регулирования с передаточной функцией W0(, и автоматического регулятора с передаточной функцией Wper с единичной отрицательной обрат­ной связью (рис. 10).

Передаточная функция такой замкнутой системы

1)7 (п *ВЫХ (Р) wper (Р) Wоб (Р) - / Т д 1

*вх(Р) ~ 1 + М^рег (Р) Wo6 (р) ■

В большинстве случаев объект регулирования задан и необ­ходимо создавать регулятор, соответствующий данному объекту

От регулятора ■уэебуется высокое быстродействие и точность поддержания регулируемой величины на требуемом уровне, т. е. чтобы в установившемся режиме ошибка регулирования была минимальной или отсутствовала. В замкнутых системах нулевая статическаяХошибка означает, что коэффициент усиле­ния k = —ых у? т = 1.

*вх. уст

Быстродействие регулятора обычно оценивается минималь­ным временем реакции регулятора на ступенчатое управляющее воздействие.

Рассмотрим случай, когда передаточная функция объекта регулирования включает одну постоянную времени (т. е. когда объект регулирования описывается дифференциальным урав­нением I порядка)

<142>

Если разомкнуть системы (см. рис. 10) по цепи обратной связи, то получаем разомкнутую систему с двумя последовательно соеди­ненными звеньями W per и Wo6.

Передаточная функция такой разомкнутой системы равна произведению передаточных функций звеньев Wp (р) =

— №рег (р) W06 (р)-

Если построить регулятор, который обеспечивал бы значение передаточной функции Wper = 1 + Тоб р (идеальное форсирую-

щее звено), то такой регулятор скомпенсирует постоянную вре­мени передаточной функции объекта регулирования и переда­точная функция разомкнутой системы будет чисто усилительным звеном с передаточным коэффициентом, равным передаточному коэффициенту объекта регулирования:

(Р) = ^Рег (Р) Wo6 (р) = (1 + ТобР) (1_pf-p)- = ko6.

' Физически это означает, что регулятор включает составляющую • дифференцирования входного сигнала и при ступенчатом изме­нении последнего напряжение выхода регулятора'теоретически мгновенно возрастает до бесконечности и мгновенно возвращается к нулю, т. е. для мгновенного изменения выходной величины апериодического звена-на его вход необходимо подать импульс напряжения бесконечной амплитуды.

Тогда передаточная функция замкнутой системы

(1.44)

Однако в реальных условиях осуществить идеальную компен - сациюміостоянной времени4 объекта регулирЬвания нельзя, так как реальные усилители имеют инерцию и выходные величины звеньев системы имеют конечные значения. Кроме того, осуще­ствление такой идеальной компенсации нерационально, так как ^такая 'система регулирования будет весьма восприимчива к раз­личным помехам. В реальных условиях компенсация постоянной времени апериодического звена^ограничена пределом, при кото­ром [.полоса пропускания замкнутого контура регулирования обеспечивает его помехозащищенность.

Поэтому для каждого конкретного случая необходимо выби­рать характеристики регулятора, которые согласовывались бы с характеристиками объекта.

Для объектов регулирования с разлинными*”передаточными функциями необходимо иметь регуляторы также с различными передаточными функциями, которые наилучшим образом обес­печивают требуемое качество регулирования.