 |
6.1 Структурная схема и режимы работы позиционной системы АЭП
|
|
|
|
6. 1 Структурная схема и режимы работы позиционной системы АЭП
Задачей позиционного АЭП является перемещение рабочего органа из одного положения в другое. Основной характеристикой этой системы является быстрота и точность отработки задающих сигналов. Т. к. в процессе отработки перемещения требуется контролировать ток и скорость двигателя на определенном уровне, то все современные позиционные системы АЭП являются трехконтурными с подчиненным регулированием параметров. Структурная схема позиционного АЭП представлена на рисунке 6. 1.
|
Рисунок 6. 1 |
Возможны три режима работы позиционного АЭП:
1) Режим малых перемещений, при котором не один из регуляторов не выходит на ограничение, т. е. система ведет себя как линейная.
2) Режим средних перемещений – в этом режиме регуляторы положения и скорости выходят на ограничение, т. е. система перестает быть линейной, но скорость в процессе отработки не выходит на максимальный установившийся уровень. Тахограмма режима средних перемещений изображена на рисунке 6. 2.
3) Режим больших перемещений – регуляторы положения и скорости выходят на ограничение, привод разгоняется до максимальной скорости, некоторое время на ней работает. Тахограмма режима больших перемещений, в соответствии с рисунком 6. 3, имеет вид трапеции.
|
Рисунок 6. 2 Рисунок 6. 3 |
6. 2 Оптимизация контура положения для режима малых перемещений
Полагаем, что контура тока и скорости уже оптимизированы и остается оптимизировать только контур положения. Тогда структурная схема примет вид, представленный на рисунке 6. 4.
|
|
|
|
Рисунок 6. 4 |
Передаточная функция замкнутого контура скорости, оптимизированного на модульный оптимум имеет вид
,
где Тс = 4Тт – малая постоянная времени оптимизированного контура скорости (Тсмо = 2Тт, ТсСО = 4Тт).
Настроим контур на модульный оптимум. При такой настройке ЛАЧХ имеет вид, представленный на рисунке 6. 5.
Тогда передаточная функция разомкнутого контура положения, настроенного на модульный оптимум, примет вид
,
где Кдп, Кдс – коэффициент передачи датчика положения и скорости соответственно.
Передаточная функция регулятора положения будет равна
,
где i – передаточное число редуктора.
.
Получили П-регулятор положения и астатическую систему по заданию.
,
где Тп = 2Тс – эквивалентная постоянная времени оптимизированного на модульный оптимум контура положения.
Тп = 2Тс =... = 8Тm
Полученная система по заданию является астатической 1-го порядка по заданию. Если контур скорости был оптимизирован на СО и регулятор скорости был ПИ, то данный контур положения будет астатическим даже с П-регулятором.
Знак ошибки зависит от направления действия статического активного момента (см. рисунок 6. 6).
|
Рисунок 6. 5 Рисунок 6. 6 |
Оценим точность позиционной системы (см. рисунок 6. 7).
|
Рисунок 6. 7 |
; 
;
– фактическое значение перемещения.
По аналогии находим заданное перемещение
.
Считаем, что коэффициент регулятора по заданию и каналу ОС одинаковы, т. е. Rзп = Rдп.
Определим величину ошибки
;
– не зависит от величины задающего сигнала, а зависит от момента на валу и параметров системы.
Если контур скорости настроен на СО (регулятор скорости ПИ), то 
6. 3 Аналоговая позиционная система АЭП
Функциональная схема аналоговой позиционной системы АЭП представлена на рисунке 6. 8, где приняты обозначения: РП – регулятор положения; ФЧВ – фазочувствительный выпрямитель; Г – задающий генератор (f = 400¸ 1000Гц); СД, СП – сельсинная пара (сельсин-датчик и сельсин-приемник); ИО – исполнительный орган; Р – редуктор с передаточным числом i.
|
|
|
|
Рисунок 6. 8 |
Особенность схемы: здесь используется датчик рассогласования на базе сельсинной пары и фазочувствительного выпрямителя – это датчик положения. В этой схеме нет электрических сигналов, пропорциональных задающей величине и сигналу фактического положения, но есть сигнал, пропорциональный рассогласованию, который определяется на выходе ФЧВ 
.
О работе сельсинной пары: переменное напряжение, подаваемое с генератора на обмотку сельсина-датчика, создает пульсирующее поле, которое в трехфазной обмотке, расположенной на роторе, наводит ЭДС (амплитуда каждой разности ЭДС зависит от угла между осью поля и осью фазных обмоток). Так как трехфазные обмотки сельсинов соединены, то токи, протекающие по этим цепям, создадут в сельсине-приемнике пульсирующее поле, которое наведет в его однофазной обмотке ЭДС.
Uод. обм. сп = Uоосд cosd,
где cosd -угол рассогласования (угол “неодинаковости” расположения роторов этих сельсинов по отношению к их однофазным обмоткам). Если “неодинаковость = 0”, т. е. роторы сельсинов по отношению к своим обмоткам расположены одинаково, то d = 0 и Uоосп = Uоосд.
Для того чтобы в согласованном положении сигнал рассогласовался (был равен нулю), производят предварительную ориентацию сельсинов, поворачивающего ротор одного из сельсинов на угол 900.
В этом случае Uоосп = Uоосд sind.
Напряжение однофазной обмотки сельсина-приемника Uоосп выпрямляется в ФВЧ и ему придается знак в зависимости от знака сигнала рассогласования. Для этого с генератора на ФЧВ подается сигнал, определяющий фазу Uоосд. Если сигналы ООСП и ООСД в фазе, знак сигнала на выходе ФЧВ положительный, если в противофазе – отрицательный.
Коэффициент датчика положения
Кдп = Ксп Кфчв,
где Ксп – коэффициент сельсинной пары.
ИР = СПР + ФЧВ,
где ИР – измеритель рассогласования = сельсинная пара.
.
У современных сельсинных пар Ксп 
.
Работа системы: Поворотом ротора сельсина-датчика формируется сигнал задания qзад. На ООСП наводится ЭДС соответствующей амплитуды, которая выпрямляется ФЧВ с приданием знака зависимости от знака от знака рассогласования. В результате для сигнала рассогласования на выходе РП сформируется сигнал задания на скорость Uзс, который также сформирует сигнал задания на ток Uзт. Сформированный ток двигателя создаст момент, и двигатель начнет отрабатывать сигнал задания до тех пор, пока рассогласование между ротором СД и СП не станет равным нулю d = 0, т. е. пока угол рассогласования не будет равным нулю.
|
|
|
|
|
|
