Приводы с замкнутыми системами управления

Повышенные требования, относящиеся к погрешности и быстродействию, которые предъявляются в настоящее время к системам электропривода, обуславливают необходимость применения замкнутых систем. При этом используются приводы с индивидуальными преобразователями: для постоянного тока – это системы с управляемыми выпрямителями (транзисторными или тиристорными), а также с широтно-импульсными преобразователями (ШИП), а для переменного тока – системы с частотными преобразователями (ПЧ). ШИП, как правило, применяются в прецизионных установках с повышенными требованиями к точности стабилизации регулируемой координаты или ее мгновенного значения.

В основном электромеханические системы работают в двух режимах: а ) стабилизации скорости или изменении ее по заданной программе, что необходимо для обеспечения требуемого характера протекания технологического процесса и б) в режиме отработки заданного перемещения и стабилизации положения какого-либо рабочего органа механизма.

Для отработки механических перемещений и стабилизации положения какого-либо рабочего органа механизма используются следящие приводы. На их входе должен использоваться измеритель рассогласования, с выхода которого в систему поступает напряжение, пропорциональное разности значений заданного угла поворота (перемещения) и угла поворота отрабатывающей оси механизма. В качестве измерителя рассогласования могут использоваться реостатные датчики, представляющие собой реостаты с подвижным контактом, устанавливаемые на задающей оси и оси механизма (рис5.2), индуктивные датчики в виде сельсинов или вращающихся трансформаторов, фотоэлектрические датчики.

Следящие приводы, как правило, представляют собой астатические системы. При отработке заданного перемещения имеем соотношение ω_д = i dθ₀/dt, где i – передаточное отношение редуктора; θ₀ – угол поворота отрабатывающей оси (выходной оси механизма), на которой установлен один из элементов датчика рассогласования. Следовательно, θ₀ = (∫ω_дdt)/i, т.е. в структурной схеме двигателя, используемого в следящей системе, появляется дополнительное интегрирующее звено при этом следящая система приобретает свойства астатической системы первого порядка.

Рисунок 5.2 – Следящий привод с реостатными датчиками

рассогласования

РД1, РД2 –реостатные датчики; У – усилитель; П – преобразователь;

Р1, Р2 – механические редукторы; Я – якорь двигателя;

ИМ - исполнительный механизм.

Следящие системы широко используются для обработки изделий по заданному контуру (металлорежущие станки с программным управлением, сварочные установки с непрерывным и точечным швом, газорезательные установки и т.п. Следящие приводы также используются в установках для объемного копирования.

Для некоторых механизмов, работающих в условиях переменной нагрузки, существенной может быть задача стабилизации мощности, развиваемой двигателем, что весьма актуально для автономных установок с двигателями ограниченной мощности. В большинстве случаев системы стабилизации скорости представляют собой статические системы, где общий коэффициент усиления системы определяется максимально допустимой статической погрешностью.

Структура систем управления электроприводами не отличается от структуры систем управления другими объектами. В основе ее построения заложен принцип обеспечения максимальной производительности производственных механизмов. При этом стремятся достичь максимального быстродействия, минимума потерь в двигателе и системе, минимального расхода энергоресурсов, минимальных массо-габаритных показателей и т.д. (следует учитывать ограничения и нелинейность характеристик звеньев системы).