в настоящее время в электроприводе при создании системы автоматического управления нашел применение принцип подчиненного регулирования с последовательной коррекцией.

Системы подчиненного регулирования выполняются по определенной многоконтурной структуре).

Сущность построения таких систем заключается в следующем:

Объект управления представляется в виде цепочки последовательно соединенных звеньев с передаточными функциями W₀₁ (p), W₀₂ (p), …, W_0i-1 (p), W_0i (p), выходными параметрами которых являются контролируемые координаты объекта: напряжение, ток, скорость и т.д.

Количество регуляторов с передаточными функциями Wр₁ (p), Wр₂ (p), …, Wр_i (р) в СПР устанавливается равным количеству регулируемых величин. Все регуляторы соединяются последовательно, так что выход одного является входом другого. Кроме того на вход каждого регулятора подается отрицательная обратная связь по той переменной, которая регулируется данным регулятором. В результате этого в системе образуются как бы вложенные друг в друга контуры регулирования. Таким образом, число контуров регулирования равно количеству регулируемых координат объекта.

Каждый внутренний контур управления подчинен следующему по порядку внешнему контуру, т.е. выходной сигнал регулятора любого внешнего контура является задающим для последующего, заключенного в него, контура. В итоге все внутренние контуры работают как подчиненные задаче регулирования выходной координаты системы.

Ограничение любой координаты достигается ограничением ее задания, т.е. выходного сигнала регулятора, внешнего по отношению к рассматриваемому контуру.

На выходе регулирующей части системы управления устанавливается фильтр. Постоянная времени Т_м этого фильтра является основным параметром системы авторегулирования и определяет важнейшие свойства системы.

Синтез регуляторов СПР осуществляется методом последовательной коррекции (начиная с внутреннего контура и кончая внешним). Практически при выборе передаточной функции регулятора Wp_i (p) i-го контура стремятся решить две основные задачи:

обеспечить за счет действия регулятора компенсацию наиболее существенных инерционностей объекта, входящих в данных контур, и тем самым улучшить быстродействие системы;

обеспечить определенный порядок астатизма данного контура за счет введения в регулятор интегрирующего звена.

Передаточная функция регулятора i-го контура будет иметь вид:

. (6.1)

Настройка системы производится путем последовательной оптимизации контуров регулирования. Каждый контур оптимизируется по модульному или симметричному оптимумам, в основе которых лежит обеспечение вполне определенных показателей по выполнению, колебательности и точности системы автоматического управления, т.е. получение технически оптимального переходного процесса.

Системы подчиненного регулирования имеют следующие достоинства:

1. Простота расчета регуляторов каждого контура при настройке по тому или иному оптимуму.

2. Высокие статические и динамические показатели, обеспечиваемые настройкой контуров регулирования по модульному или симметричному оптимумам.

3. Простота ограничения регулируемых координат.

4. Унификация оборудования, обусловленная особенностями регуляторов СПР и наличием унифицированных блочных систем регулирования, специально выпускаемых для СПР.

5. Простота настройки.

Основной недостаток - некоторый проигрыш по быстродействию.

Расчет структурной схемы ЭП подразумевает определение передаточных функций звеньев системы автоматизированного электропривода: регуляторов, объекта регулирования, обратных связей.

В теории автоматизированного электропривода разработан инженерный метод синтеза унифицированных контуров регулирования, получивший название метода последовательной коррекции с подчиненным регулированием координат. Этот метод позволяет расчетным путем определить параметры регуляторов, обеспечивающих заданные динамические показатели контура регулирования.

При подчиненном регулировании координат система электропривода разделяется на группы звеньев, в каждой из которых, как правило, имеется только одна большая постоянная времени. Каждая из таких групп звеньев включается в контур регулирования со своим регулятором и обратной связью. В результате система получается многоконтурной, причем каждый последующий контур охватывает предыдущий. Выходные величины регуляторов внешних контуров регулирования оказываются входными для внутренних контуров регулирования. Поэтому такие системы называют системами подчиненного регулирования координат с последовательной коррекцией. Одна из регулируемых координат является основной, остальные - подчиненными (рис.4.1).

Для регулирования скорости двигателей используется система двухзонного регулирования. Ёе составной частью является система, замкнутая по скорости, с подчиненным контуром тока, воздействующая на напряжения якоря двигателя. Второй частью САР является система, с подчиненным контуром потока возбуждения, воздействующая на напряжение обмотки возбуждения. В такой системе регулирования скорости до номинальной обеспечивается за счет изменения напряжения на якоре от нуля до номинального значения при номинальном потоке возбуждения. Регулирование скорости выше номинальных значений осуществляется за счет воздействия на поток при постоянном значении ЭДС. При регулировании в первой зоне ЭДС двигателя ниже номинальной, регулятор потока поддерживает постоянный поток возбуждения на скоростях выше номинальных, во второй зоне, поддерживается равенство ЭДС двигателя номинальному значению. При этом поток возбуждения изменяется обратно-пропорционально скорости. [5]

5.2.1 Расчет контура тока