 |
Синтез структурной схемы управляемого привода
|
|
|
|
Синтез структурной схемы привода начинают с разработки его функциональной схемы. Выбрав на предыдущих этапах работы исполнительные элементы (двигатель с редуктором) и измеритель рассогласования, полагая непрерывным метод управления двигателем (в соответствии с заданной траекторией движения нагрузки), можно разработать функциональную схему привода, руководствуясь известными в практике схемами [33, п. 2.1, 2.3].
При построении структурной схемы привода следует обратить особое внимание на двигатель [4, п. 2.1.1, 2.1.2].
Линеаризованная структурная схема двигателя постоянного тока (ДПТ) с независимым возбуждением при управлении по цепи якоря, составленная для приращений переменных двигателя в относительных единицах (о.е.), представлена на рис. 3.5 [21].
На схеме (см. рис.3.5) обозначено:
– приращение напряжения управления, 
– приращение ЭДС, 
– приращение тока в цепи якоря, 
– значение магнитного потока двигателя в рабочей точке, 
– относительное сопротивление якорной цепи, 
– приращение приведенного к валу двигателя статического момента нагрузки, 
– приращение момента, развиваемого двигателем, 
– постоянная якорной цепи, определяемая отношением реактивного 
и активного 
сопротивлений цепи;
– приращение угловой скорости вала двигателя, 
;
– механическая постоянная двигателя, 
, где 
– динамический момент инерции на валу двигателя: 
За базовые значения угловой скорости вала двигателя 
, момента двигателя 
, напряжения 
и тока 
принимают их номинальные значения 
, 
, 
, 
. Отличительной особенностью приводов манипуляторов являются переменные величины статического момента 
и динамического момента инерции 
нагрузки, зависящие от относительного положения и скорости звеньев манипулятора в пространстве, изменения массы груза в захватывающем устройстве.
|
|
|
Рис. 3.5. Линеаризованная структурная схема ДПТ в а.е.
В связи с вышесказанным, двигатель имеет переменный параметр – , меняющийся от некоторого минимального 
до максимального значения 
вслед за изменением моментов нагрузки. При синтезе управляющего устройства выбирают регулятор, способный обеспечить требуемое качество управления приводом при любом значении из известного диапазона. Величину статического момента нагрузки , являющегося возмущающим воздействием для двигателя, при синтезе привода принимают максимальной.
Для использования структурной схемы двигателя в общей структуре привода необходимо осуществить в схеме переход от относительных единиц измерения (о.е.) к абсолютным единицам (а.е.).
Передаточные функции двигателя по управляющему и возмущающему воздействиям в а.е. могут быть получены из соответствующих им выражений в о.е. при использовании базовых значений параметров, выбранных для совершения прямого перехода в схеме (т.е. от а.е. к о.е.).
За базовое значение магнитного потока двигателя 
принимают его номинальное значение 
. Рабочее значение магнитного потока 
выбирают в рабочем интервале 
, например, 
.
В справочных данных на двигатель обычно не содержится значение , но его можно вычислить, используя известное уравнение момента, вырабатываемого двигателем:
(3.46)
Так как коэффициент 
постоянен и постоянен поток возбуждения 
, при выбранном управлении по цепи якоря, то в дальнейших рассуждениях за параметр двигателя 
принимают произведение 
. Тогда базовое значение момента двигателя:
(3.47)
Базовое значение якорного тока – его номинальное значение, тогда из уравнения (3.47) получаем:
(3.48)
Используя структурную схему двигателя в о.е. (см. рис. 3.5) и приведенные выше базовые значения переменных, преобразуем схему, введя масштабирующие коэффициенты, обеспечивающие измерение в а.е. передаточных функций дви-гателя по управляющему 
и возмущающему 
воздействиям (рис. 3.6).
|
|
|
Рис. 3.6. Линеаризованная структурная схема ДПТ с передаточными функциями в абсолютных единицах (а.е.)
|
|
|
