Метод синтеза многоконтурных САУ

К многоконтурным относят системы подчиненного регулирования. Такие системы составляют основу электропривода станков с ЧПУ.

Система подчиненного регулирования представляет собой многоконтурную САУ с каскадным включением АР. Количество АР и контуров регулирования равно количеству регулируемых величин (координат) объекта. Например, для управления электроприводами с двигателями постоянного тока во многих случаях применяют двухконтурную САР угловой скорости с подчиненным контуром регулирования тока. В этой системе в качестве регулируемых величин принимают угловую скорость и ток якорной цепи двигателя. Выходной сигнал регулятора скорости, включенного во внешний контур, является задающим сигналом для внутреннего контура регулирования тока. Таким образом, регулирование тока подчинено регулированию скорости.

Настройку многоконтурных систем с подчиненным регулированием координат производят, начиная с внутреннего контура. При этом настройка внутреннего контура (контура тока) не зависит от настройки внешних контуров (контура скорости).

Типовая структурная схема САР угловой скорости электропривода постоянного тока изображена на рисунке 3.34. Внутренний контур тока образован регулятором тока, ОР (тиристорный преобразователь и якорная цепь двигателя) и датчиком тока, с помощью которого формируется отрицательная ОС по току с ПФ W т(s) = K т. Параметры регулятора тока определяют, как правило, без учета внутренней ОС по ЭДС двигателя. Внешний контур скорости образован регулятором скорости, ОР, в качестве которого выступают замкнутый контур тока и механическая часть электропривода, а также датчиком скорости, с помощью которого формируется отрицательная ОС по скорости с ПФ W с(s) = K с.

В системах подчиненного регулирования применяют не только АР, реализующие типовые законы регулирования, но и стандартные настройки контуров регулирования. Различают настройку на технический (модульный) оптимум и настройку на симметричный оптимум (рисунок 3.35).

Названные настройки основываются на следующих положениях. ОР контура тока имеет ПФ

где T mи T я = L я/ R я – постоянные времени соответственно тиристорного преобразователя и якорной цепи электродвигателя.

Постоянную времени T mназывают некомпенсированной постоянной времени. Предполагают, что T я > T m. С помощью регулятора тока компенсируют большую постоянную времени электропривода T я. Поэтому принимают время изодрома ПИ-регулятора тока T РТ = T я. Следовательно, ПФ регулятора тока

ПФ разомкнутого контура тока

где .

Основная ПФ контура тока

Условием настройки контура тока на технический оптимум являются следующие равенства

а на симметричный оптимум – равенства

Контур скорости настраивают на симметричный оптимум, выбирая параметры регулятора скорости в соответствии с равенствами

где c – коэффициент электродвигателя;

T м – электромеханическая постоянная времени электропривода, T м >> T m.

Контрольные вопросы

1 В чем состоит задача синтеза САУ?

2 Какую САУ считают оптимальной?

3 Какие требования предъявляют к процессу регулирования?

4 Каковы основные этапы синтеза САУ?

5 Что называют объектом управления?

6 Какие свойства объектов управления относят к типовым?

7 Что понимают под эквивалентным объектом регулирования?

8 Что понимают под законом регулирования (алгоритмом управления)?

9 Какие законы регулирования относят к типовым?

10 В чем заключаются отличия идеальных и реальных автоматических регуляторов?

11 Что понимают под критерием оптимальности САУ?

12 Каковы особенности типовых переходных процессов?

13 По каким признакам классифицируют методы синтеза САУ?

14 Какова сущность параметрической оптимизации САУ?

15 Какова сущность метода стандартных коэффициентов?

16 Какова сущность метода корневого годографа?

17 Что понимают под корректирующим устройством САУ?

18 Какова сущность метода расширенных частотных характеристик?

19 Какова сущность упрощенных методов параметрической оптимизации САУ?

20 Какие САУ относят к системам подчиненного регулирования?

21 Какова сущность настройки контура регулирования на "техничес­кий оптимум"?

22 Какова сущность настройки контура регулирования на "симмет­ричный оптимум"?