АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД В ПРОКАТНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ КОРРЕКЦИЕЙ (СИСТЕМЫ ПОДЧИНЕННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАВИСИМЫХ ВЕЛИЧИН)

В случае, когда ббъект регулирования является апериоди­ческим звеном (wo6 (р) = применениеПИ-регулятора

позволяет компенсировать постоянную времени объекта регу­лирования.

1 _ 1 'Р р

Передаточная функция ПИ-регулятора И7рег (р) = - -

содержит в числителе форсирующий член 1 + ТАр, постоянная времени ТА которого может быть равной постоянной времени То6 апериодического звена (Т. А = Тоб).

Тогда для замкнутой системы регулирования (см. рис. 10) передаточная функция разомкнутого контура регулирования

■V, (р) = Гр„ (р) W" (р) - 4±£а. = М =-J-, (1.55)

где Т0 = TJko6.' '

Результатом применения ПИ-регулятора является компен- -сация постоянной ' времени объекта регулирования и замена в разомкнутом контуре регулирования апериодического звена с - постоянной времени Тоб интегрирующим звеном с постоянной времени Т0:

Передаточная функция замкнутой системы (см. рис. 10).

1

+ ТоР 1

Таким образом, применение ПИ-регулятора в замкнутой си­стеме регулирования, где объект регулирования описывается, простым апериодическим звеном, приводит ]к тому, что замкну - тая система регулирования имеет передаточную функцию также апериодического звена, но с постоянной времени Т0 = TJko6, которая может быть получена любой малой величины за счет увеличения коэффициента усиления (ko6) объекта регулирования и выбора параметров входной цепи и цепи обратной связи (Rt и С0-с). При этом обеспечиваются нулевая статическая ошибка з установившемся режиме работы (замкнутая система работает с коэффициентом усиления k = 1) и необходимое быстродействие за счет выбора соответствующего значения Т0.

Эти свойства ПИ-регулятора позволили для многих систем регулирования электропривода с большим числом регулируемых переменных (ток и напряжение якоря, скорость вращения, ток возбуждения, положение рабочего органа машины и др.) перейти к построению систем с последовательно включенными регуля­торами, в которых число регуляторов р'авно числу регулируемых зависимых величин.

Принцип последовательной коррекции предусматривает деле­ние системы на звенья, которые, как правило, содержат только одну постоянную времени и при этом каждое звено охватывается контуром регулирования с регулятором, компенсирующим боль­шую постоянную времени. На входе каждого регулятора срав­ниваются сигналы задания (желаемого значения) и действитель­ного значения регулируемой величины, а выходное напряжение регулятора является сигналом-заданием последующего регуля­тора другой регулируемой величины.

Обобщенная структурная схема системы с последовательной коррекцией представлена на рис. 13 [6, 7].

На схеме приняты следующие обозначения: w061(p), Wo62(p), Wo6n (р) — передаточные функции объектов регулирования 1, 2, ..., п;

^реп (р)< ^регг (р)> •••• UV П (р) — передаточные функции регуляторов регулируемых величин соответственно

*1, *2) • • • > ХП’

(р), W32(p), W3n (р) — передаточные функции замк­нутых контуров соответственно 1, 2, ..., я;

W'o62 (р), ..., Wo6 (/1-і) (р), W'o6n (р) — передаточные функции объектов регулирования соответственно для регу­ляторов Wpe Г2, W per <п-1). Wper

xlt х2 хп — регулируемые величины соответственно

для регуляторов Грег1, Грег2, ..., Wрсг„; хіз> - Чз. Vi зі хпз — сигналы задания (желаемые зна­чения регулируемых величин) соответственно для регуляторов Wрег1, Грег2, ..., Wveln.

Как отмечалось, система с последовательной коррекцией характеризуется тем, что она имеет число замкнутых контуров регулирования, равное числу регулируемых величин. Каждый контур регулирования состоит из регулятора и объекта регули­рования. Объект регулирования каждого контура (на рис. 13 передаточная функция такого объекта обозначена W'об) включает собственно объект регулирования данной регулируемой величины и замкнутые контуры регулирования, внутренние по отношению к рассматриваемому контуру, т. е.

(1.57)

(1.58)

33

В системе управления с последовательной коррекцией всегда имеется внутренний контур, для которого передаточная функция объекта регулирования Wоб совпадает с передаточной функцией собственно объекта регулирования Wo6.

В схеме на рис. 13 таким контуром является первый замкну­тый контур Wоб і = Wo61. Этот контур характеризуется тем, что с него начинают расчет системы.

Э. таких системах последняя регулируемая величина (хп) является основной, определяющей главную цель автоматиче­ского регулирования технологического процесса. Остальные регу­лируемые величины (хи ха, ..., Xn-i) являются вспомогательными и подчинены основной регулируемой величине. При этом кажда і

' (W________________________ ^

№'об п (Р)

Мз(п „(Р)

W 0б(п 1j (р}

Мзг(Р)

Нмг(Р)

Phc 13 Обобщенная структурная схема системы с последовательной коррекцией

вспомогательная регулируемая величина является подчиненной в отношении последующей регулируемой величины (например, лгх подчинена ха_и т. д.). Поэтому системы с последовательной коррекцией называют также системами подчиненного регули­рования.

Наладка многоконтурной системы с подчиненным регулиро­ванием параметров достигается последовательной оптимизацией контуров системы, начиная с внутреннего и кончая внешним. Под оптимизацией контура - понимают получение передаточной функции замкнутого контура, которая отвечает поставленным требованиям. Так как объект регулирования содержит одну большую (реже две большие) постоянную времени, компенсируе­мую регулятором, то это значительно облегчает синтез систем При этом большим достоинством систем является возможность просто ограничивать регулируемую величину, для чего доста­точно ограничить выходную величину предшествующего регу­лятора, являющегося заданием для регулируемой величины, под­лежащей ограничению.

Зїи важные преимущества систем с последовательной коррек­цией по сравнению с системами с параллельной коррекцией

способствовали их широкому внедрению практически для всех электроприводов постоянного тока прокатного производства. Этому способствовало также создание тиристорных преобразо­вателей с малой мощностью управления, операционных усили­телей постоянного тока, датчиков фактических значений регу­лируемых величин, задатчиков интенсивности регулируемых ве­личин, источников питания, вспомогательных элементов для связи между основными элементами и др

На базе этих элементов в Советском Союзе серийно выпу­скается унифицированная блочная система регуляторов (УБСР), разработанная институтом «ВНИИолектропривод», которая обес­печивает управление всеми необходимыми для прокатного произ­водства электроприводами