Передаточные функции звеньев, входящих в систему АЭП

Необходимо различать элемент и звено системы. Звено системы представляется в виде передаточной функции (ПФ), а элемент системы определяется по функциональному назначению и не имеет ПФ.

Рассмотрим составляющие звенья системы управления автоматизированным электроприводом (АЭП):

1 Задатчик интенсивности ЗИ (рис. 1).

Рисунок 1 – Характеристика задатчика интенсивности

- время изодрамы, по истечении которого заканчивается возмущающее воздействие.

; .

Таким образом, задатчик интенсивности – интегрирующее звено.

2 Элемент сравнения ЭС.

ПФ отсутствует, это только элемент системы.

3 Обратные связи ОС по положению, скорости, напряжению к току.

ПФ датчиков обратных связей будет:

,

где - приращение соответственно выходной и входной величин, - может быть: - ОС по положению; - ОС по напряжению; - ОС по скорости; - ОС по току.

Перечисленные выше звенья могут быть усилительными, пропорциональными, масштабирующими.

4 Регуляторы Р.

Регулятор - устройство для регулирования управляющего воздействия в системе. Виды регуляторов представлены в табл. 1.

5 Тиристорный преобразователь ТП может быть представлен как:

а) усилительное звено

,

где определяется по характеристике «вход-выход» (рис. 2) и будет равно

.

Рисунок 2 – Графическое определение коэффициента

передачи преобразователя

 

б) апериодическое звено

,

где - аналогично предыдущему; - постоянная времени на входе в фильтр и обозначается (малая некомпенсируемая постоянная).

в) комбинация усилительного звена и звена запаздывания

, ,

где - число фаз; - частота питающей сети.

 

Таблица 1 – Виды регуляторов

Закон регулирования	Вид регулятора	Дифференциаль-ное уравнение	Передаточная функция	Электронная схема	Примечание
1. Пропорциональ-ный закон
2. Интегральный закон				В цепи ОС стоит конденсатор
3. Пропорциональ-но-интегральный закон			Структурная схема ПИ-регулятора		, задаются кОм и мкФ

6 Передаточные функции двигателей в САУ ЭП.

Двигатель можно представить:

где - угловая скорость вращения;

- линейное перемещение;

- угловое перемещение.

Рассматриваются два вида передаточных функций:

а) по управляющему воздействию ;

б) по возмущающему воздействию .

Двигатели делятся на следующие виды:

· Двигатели постоянного тока ДПТ (момент создается постоянным током). Вход — ; выход — .

· Асинхронные двигатели АД (ротор не синхронно вращается с магнитным потоком). Выходной параметр — или ; вход — .

ПФ и основные соотношения в АД представлены ниже.

.

.

,

,

,

.

где - критическое скольжение; - синхронная скорость.

Двигатели постоянного тока могут быть представлены как:

а) колебательное звено:

,

где - это величина, обратная ; ; - механическая постоянная, учитывает инерционность нарастания магнитных потоков в цепи возбуждения; - механическая постоянная, учитывающая инерционность механических частей; - сопротивление якорной цепи; - момент инерции электродвигателя; - индуктивность якорной цепи;

б) инерционное звено второго порядка:

,

где ; ;

в) ДПТ с обратной связью по току (с выделенным контуром тока):

,

где ; - малая некомпенсируемая постоянная;

;

; .

г) ДПТ с выходным параметром в виде угла поворота:

,

где - передаточная функция колебательного звена; - передаточная функция интегрирующего звена.

Влияние порядка астатизма системы на вид переходного процесса в АЭП, включая двигатель, может быть охарактеризовано, как показано на рис. 3 и 4.

 

Рисунок 3 – Характеристика системы с двукратным интегрированием

 

 

Рисунок 4 – Характеристика системы с трехкратным интегрированием

 

7 Редуктор Р.

- Если выходной параметр – угловая скорость , тогда ПФ редуктора:

; ,

где — передаточное отношение.

- Если выходной параметр — угол поворота φ;, тогда ПФ редуктора::

.