Короткі теоретичні відомості. В системах автоматичного управління електроприводами широко використовуються уніфіковані блокові системи регуляторів

8.2.1. Загальні відомості

 

В системах автоматичного управління електроприводами широко використовуються уніфіковані блокові системи регуляторів. Розрізняють аналогові, цифрові і аналого-цифрові системи регуляторів.

УБСР включає наступні основні елементи: операційний підсилювач постійного струму (ОП), блок обмеження (БО), 6лок зворотних зв'язків (БЗЗ), датчик напруги (ДН), задатчик інтенсивності (ЗІ), джерело живлення (ДЖ) та ін.

Основним елементом аналогової системи регуляторів є операційний підсилювач постійного струму. Доцільність застосування ОП пояснюється можливістю реалізації на його основі з високою мірою точності бажаних передаточних функцій та алгебраїчних дій з вхідними сигналами.

З метою підвищення стабільності роботи ОП виконаний за принципом модуляція - підсилення - демодуляція (рис. 8.1, а,б).

 

а)

 

б)

Рис 8.1

 

Вхідний сигнал подається на модулятор, де перетворюється в пропорційний сигнал прямокутної форми , підсилюється підсилювачем змінного струму, подається на демодулятор і перетвориться в напругу постійного струму . У схемі ОП передбачено два демодулятори. Демодулятор 1, що має гальванічний зв'язок з підсилювачем, призначений для реалізації різних місцевих зворотних зв'язків, що охоплюють підсилювач. Для розширення можливостей використання підсилювача в різних схемах передбачений демодулятор 2, гальванічно розділений з підсилювачем. Крім того, наявність другого демодулятора дозволяє мати синфазний і протифазний вихід відносно загальної точки. Синхронність роботи демодуляторів забезпечується використанням загального джерела комутуючої напруги.

В СПР ОП використовуються в якості послідовних корегуючих ланок, які мають назву регуляторів.

Розглянемо реалізацію типових регуляторів на основі ОП і БЗЗ, який представляє набір ємностей і резисторів, що мають внутрішні зв'язки. Схеми регуляторів, їх перехідні характеристики і передаточні функції приведені в таблиці 8.1. Принципова схема лабораторної установки представлена на рис. 8.2.

Таблиця 8.1

Тип регулятора	Схема регулятора	Перехідна характеристика	Передаточна функція
П-регулятор (пропорційний регулятор). Відповідає безінерційній ланці.			де - коефіцієнт передачі П-регулятора.
І-регулятор (інтегральний регулятор). Відповідає ідеальній інтегральній ланці першого порядку. Якщо вхідний сигнал підтримується тривало, то регулятор увійде в насичення і стане некерованим.			де - стала часу І-регулятора.
ПІ-регулятор (пропорційно інтегральний регулятор). Відповідає паралельному включенню безінерційної і ідеальної інтегральної ланки.			де - стала часу ізодрома; - стала інтегрування; - коефіцієнт передачі ПІ-регулятора.
Тип регулятора	Схема регулятора	Перехідна характеристика	Передаточна функція
ІП-регулятор (інтегрально пропорційний регулятор). Відповідає аперіодичній ланці першого порядку.			- стала часу; -коефіцієнт передачі ІП-регулятора.
ПД-регулятор (пропорційно-диференціальний регулятор. Відповідає паралельному включенню диференційної і безінерційної ланки.			— стала диференціювання; — коефіцієнт передачі ПД-регулятора.
ПІД-регулятор (пропорційно-інтегрально-диференціальний регулятор). Відповідає паралельному включенню інтегрувальної, диференційної і безінерційної ланки.			де — стала часу ізодрома; — стала диференціювання; — коефіцієнт передачі ПІД-регулятора.

Рис. 8.2

Для обмеження вихідної напруги ОП до заданого рівня використовується блок обмеження, який підключається аналогічно блоку зворотних зв'язків (див. рис. 8.2). Принцип дії БО пояснюється рис. 8.3.

 

Рис 8.3

 

Якщо , діоди закриті і блок обмеження не впливає роботу ППС. Якщо , діоди відпираються і в ППС вводиться глибокий негативний зворотний зв'язок, що зменшує вихідну напругу до рівня .

Датчик напруги призначений для введення в систему регулювання зворотного зв'язку по напрузі з гальванічним розділенням вхідної і вихідної ланцюгів. ДН може використовуватися також для гальванічної розв'язки окремих ділянок схеми.

Датчик працює за принципом перетворення вхідного сигналу постійного струму в пропорційний сигнал змінного струму з наступною трансформацією і демодуляцією на виході (рис. 8.4).

Рис 8.4

 

Джерело живлення має на виході декілька різних напруг. Особливістю ДЖ є наявність каналу комутуючої напруги.