Расчет настройки контура скорости. Часть 1

Примем

, для 1-го и 2-го случаев расчета токового контура

Структурная схема скоростного контура.

Вариант а)

1) Контур скоростной – линейная система 2-го порядка

2) Выявить объект регулирования

Если D<500, то привод не сильнорегулируемый

Передаточная Функция Объекта Регулирования:

;

3) Некорректируемые звенья

Таким образом

 - «малая» постоянная времени

4) Выбирается настройка на технический оптимум.

Передаточная функция Разомкнутого Скоростного Контура

Из этой передаточной функции видно, что РСК обладает астатизмом 1-го порядка, а, значит, компенсирует отклонение регулируемой величины

 от колебаний управляющего воздействия UЗ.

Передаточная функция Замкнутого Скоростного Контура.

Получили колебательное звено, не зависящее от большой постоянной ТМ, (т.е. компенсировалась (ТМ)) с коэффициентом демпфирования

, что говорит о высоком быстродействии при малой колебательности.

σ = 4,3%, tпп=4,7Тμс.

Расчет настройки контура тока. Часть 3

В)

1) Контур 2-го порядка

2) Если ТЭ и ТТП > 0.005, то их можно назвать большими

3) WН нет

4) Рекомендуется настойка на технический оптимум с ПИД-регулятором, где

Принимается произвольно

т.е. апериодическое звено, характеристики которого определяются только малой постоянной времени.

ПП проходит по экспоненте при высоком быстродействии. Не зависит от большой постоянной

Импульсные фотоэлектрические датчики положения. Часть 1

Используют принцип модуляции светового потока при взаимном перемещении шкалы датчика относительно съемника. Импульсные фотоэлектрические датчики имеют растровую шкалу, на которой с постоянным шагом нанесены риски, таким образом, что непрозрачные участки и прозрачные просветы (штрихи) имеют одинаковую ширину.

Съемник состоит из двух частей.

Съемник имеет две секции, причем 2-я секция сдвинута относительно 1-й на ¼ S. С каждой секцией совмещена встречно включенная пара фотодиодов (ФД1, ФД2 для 1-й секции, ФД3, ФД4 – для второй).

При движении съемника вдоль шкалы происходит модуляция светового потока, и в токах, протекающих через ФД, появляется периодическая составляющая. В результате пространственного сдвига в секции съемника ток в 1-й секции сдвинут относительно тока во 2-й на 90 градусов.

Расчет настройки контура тока. Часть 2

Б)

1.   

2.  Если

, значит объекта регулирования нет.

3. 

  

4.  Рекомендуется настройка на технический оптимум с И-регулятором тока;

;

Получаем ПФ РТК

ПФ ЗТК     —     

УЧПУ с линейным датчиком положения

В настоящее время стали применять импульсные фотоэлектрические датчики положения.

Расчет настройки контура тока. Часть 1

А)

1.  Контур тока является линейной системой 2-го порядка.

2.  Если Тэ > Тп в 2 – 3 раза, то Тэ – «большая», значит —

3.  Некомпенсируемые звенья –

;

                                   

 — «малая» постоянная в токовом контуре.

4.  Рекомендуется использовать настройку токового контура на технический оптимум, где

,

Т.е., выбирается ПИ-регулятор—

ПФ РТК (разомкнутого токового контура)

ПФ ЗТК —

Получили колебательное звено с коэффициентом демпфирования –

Контур обладает высоким быстродействием при низкой колебательности независимо от «большой» постоянной времени.

 не зависит от большой постоянной, а определяется только малой

.

УЧПУ с высокомоментным двигателем подачи

ВМД – высокомоментный двигатель

Было – U1 = 100В х 10 А = 1 кВт

стало – U1 = 500В х 2 А = 1 кВт – в таких условиях транзисторы работают прекрасно

На Западе ДПТ практически не используются. Используются вентильные двигатели и асинхронные двигатели.

Проблема измерения перемещения. Вместо круговых датчиков применяют линейные.

УЧПУ с ОС

ДПТ – двигатель постоянного тока (с обмоткой возбуждения)

ДП – круговой датчик (датчик положения)

Чтобы исключить погрешность измерений от крутильных деформаций ходового винта. ДП обычно устанавливается на ненагруженном конце винта.

Недостатки: низкая точность следящей системы, связанная с наличием редуктора, также – неудовлетворительные динамические характеристики

Система ЧПУ без ДОС (разомкнутая система)

ШД – шаговый двигатель              ГУ – гидроусилитель

Недостаток: малые скорости ХХ, низкая точность, необходимость в гидростанции с тонкой очисткой масла

Структура и последовательность настройки

Для облегчения аналитического расчета настройки контуров можно принять следующие допущения.

ПФ ДПТ представится в виде:      

Здесь из рассмотрения исключается ОС по противоЭДС. Это возможно, если электрические процессы в ДПТ проходят значительно быстрее, чем механические. Т.е., Тэ<Тм в 5 – 10 раз.

В приводе подчиненного регулирования большое влияние на динамические характеристики оказывают большие постоянные времени и равные постоянные времени.

Большие Т затягивают переходной процесс, т.е. снижают быстродействие.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЕТА Привода Подчиненного Регулирования:

1.  Каждый контур представляется линейной системой 2-3 порядков.

2.  В контуре определяется объект регулирования, т.е. звено с «большей постоянной времени» —

3.  остальные звенья объединяются в одно апериодическое (некомпенсируемое) звено с передаточной функцией—

—коэффициент передачи некомпенсируемых звеньев,

—«малая» постоянная времени некомпенсируемых звеньев.

4.  по определенным правилам рассчитываются параметры регуляторов с настройкой на технический или симметричный оптимум.