 |
7.1.3 Системы с самонастройкой
|
|
|
|
7. 1. 3 Системы с самонастройкой
Адаптивная система с самонастройкой по значению амплитудной характеристики на частоте среза представлена на рисунке 7. 4, где приняты обозначения: Wм – передаточная функция модели разомкнутой системы; Ф – узкополосные фильтры, выделяющие сигнал тестовой частоты (см. рисунок 7. 5); ВМ – выявитель модуля; К – корректирующее звено (интегратор).
|
Рисунок 7. 4 |
|
Рисунок 7. 5 |
Входной сигнал описывается уравнением
x = Uy + U0 sin w0t,
где Uy – полезный сигнал;
U0 sin w0t – готовый сигнал малой амплитуды U0 (U0 берется в виде доли процента от величины полезного сигнала U0 = 10-4–10-5 Uy);
w0 = wс – тестовая частота (частота среза).
Если система работает в расчетной точке, то сигналы с модели и фактический сигнал равны. Поэтому на вход корректирующего звена поступает ноль, что определяет расчетный коэффициент усиления у регулятора. Если коэффициент в объекте уменьшился, то фактический выходной сигнал y стал меньше yМОДЕЛИ, на входе корректирующего звена появляется положительный сигнал, который должен вызвать увеличение коэффициента усиления у регулятора. Увеличение коэффициента регулятора будет идти до тех пор, пока фактический сигнал не будет равен сигналу с модели. В этом случае на входе корректирующего звена будет опять ноль, а на выходе будет сигнал, который соответствует новому значению коэффициента регулятора. Корректирующее звено интегрального типа и обладает свойством памяти.
|
Рисунок 7. 6 |
Выявители модуля предназначены для выпрямления сигналов малой амплитуды без потери информации. Принципиальная схема выявителя модуля представлена на рисунке 7. 6.
y = х + 2y1.
Диаграммы сигналов выявителя модуля представлены на рисунке 7. 7.
|
|
|
|
Рисунок 7. 7 |
Согласно рисунку 7. 7, охватом ООС цепи, включающей диод VD2, сделали этот узел линейным для входного сигнала положительной полярности. При отрицательном входном сигнале х, y1=0, т. к. на выходе ОУ в этом случае формируется положительное напряжение, при котором диод VD2 не пропускает, а для ограничения обратного тока диода VD2, выход операционного усилителя А1 ограничен напряжением на диоде VD1. Емкость в ОС А2 позволяет сгладить выходной сигнал y.
7. 1. 4 Системы с переключающейся структурой регуляторов
В системе АЭП используют типовые настройки (на СО, МО) контуров регулирования, определяющие статические и динамические свойства системы.
Вид частотной характеристики, частота среза определяют характер переходных процессов (быстродействие, перерегулирование и т. д. ). Если при изменении параметров в объекте так изменять параметры регуляторов, чтобы вид частотных характеристик не изменился, то переходные процессы будут инвариантны при изменении параметров объекта.
|
Рисунок 7. 8 |
Если в объекте изменился только коэффициент усиления, то ЛАЧХ разомкнутого контура либо поднимается, либо опускается, не изменяя своей формы (см. рисунок 7. 8). Оценить изменение ЛАЧХ можно, контролируя коэффициент усиления на какой-то частоте w0 (тестовой частоте). Обычно в качестве тестовой частоты берут wсреза, оптимизированного на расчетный оптимум контура системы.
|
Рисунок 7. 9 |
|
Рисунок 7. 10 |
Если параметры объекта меняются существенно, то оптимальность переходных процессов может быть получена за счет изменения структуры регуляторов, а в некоторых случаях за счет изменения всей структуры регулирования. Существенное изменение параметров в системе АЭП постоянного тока имеет место при изменении режима работы тиристорного преобразователя (согласно рисунку 7. 9, при переходе из режима непрерывного тока в режимы прерывистого тока).
|
|
|
Из осциллограмм видно, что при одних и тех же приращениях входного сигнала в режиме непрерывного тока (РНТ) DI больше, но выход на новое значение тока идет по экспоненте с постоянной времени Тэ. В режиме прерывистого тока (РПТ) 
, будет меньше по уровню, но ток выходит на этот уровень практически мгновенно (см. рисунок 7. 10).
R/тп (РПТ) > > R/тп (РНТ) Þ Тэ ®0.
Если система АЭП была одноконтурной, то уменьшение коэффициента в звеньях ТП-ЯЦ будет вызывать уменьшение коэффициента в системе и приводить к более демпфированным переходным процессам, но система остается работоспособной. Если привод многоконтурный, то это вызывает снижение быстродействия в контуре тока и потере работоспособности системы в целом.
Проанализируем работу контура тока якоря с регулятором тока, рассчитанным для режима непрерывного тока при переходе ТП в режим прерывистых токов. Структурная схема контура тока в режиме непрерывного тока представлена на рисунке 7. 11.
|
Рисунок 7. 11 |
;
ЛАЧХ контура тока в режиме непрерывного и прерывистого токов представлена на рисунке 7. 12.
|
Рисунок 7. 12 |
При w< 1/Тэ
– интегрирующее звено,
где 
.
.
При увеличении Rэ/ частота среза смещается в область более низких частот.
;
.
С переходом тиристорного преобразователя в режим прерывистых токов контур тока становится более инерционным.
Структурная схема контура тока в режиме прерывистого тока представлена на рисунке 7. 13.
|
Рисунок 7. 13 |
В режиме непрерывных токов
МО: 
;
СО: 
.
В режиме прерывистых токов
;
При настройке на МО
.
При настройке на МО ЛАЧХ контура скорости представлена на рисунке 7. 14.
|
Рисунок 7. 14 |
Так как частота среза разомкнутого контура скорости приходится на участок ЛАЧХ с наклоном –40дБ/дек, то контур скорости теряет работоспособность (т. е. становится неустойчивым).
При настройке на СО ЛАЧХ контура скорости представлена на рисунке 7. 15.
|
Рисунок 7. 15 |
В данном случае контур скорости становится еще более неустойчивым, так как частота среза приходится на участок с наклоном –60дБ/дек.
Для обеспечения оптимальной настройки системы как в РНТ, так и в РПТ, необходимо одновременно с изменением режима работы преобразователя изменять структуру регулятора тока.
|
|
|
|
|
|
