Контур положения с импульсным датчиком угловых перемещений

Имитационная модель контура положения с импульсным датчиком угловых перемещений приведена на рис. 13. Измерение угла поворота вала механизма осуществляться путем непрерывного суммирования числа импульсов одного выходного канала датчика (или числа фронтов импульсов двух выходных каналов в схеме оцифровки с учетверением). Датчик положения установлен на выходном валу механизма (один оборот вала датчика соответствует одному обороту вала механизма).

Внутренний оптимизированный замкнутый контур скорости с ПИ-регулятором представлен усеченной передаточной функцией 1-го порядка

где

– эквивалентная постоянная времени оптимизированного контура скорости с ПИ-регулятором, с.

Параметры элементов контура положения с импульсным

датчиком

–коэффициент передачи механизма от вала двигателя до выходного вала, где – значение угла поворота выходного вала механизма в выбранных единицах измерения, соответствующее одному обороту;

–число импульсов датчика положения на оборот вала с учетом преобразования в схеме оцифровки, имп/об;

–коэффициент передачи датчика положения, установленного на выходном валу механизма;

–интервал квантования по времени сигналов обратной связи контура положения, с, где целое число;

–интервал квантования управления в прямом канале контура положения, с;

–значение задания на входе контура положения, соответствующее одному обороту выходного вала механизма.

Расчетные параметры настройки и ожидаемые показатели

качества работы контура положения с импульсным датчиком

Передаточная функция регулятора положения:

– П-регулятора

;

– ПИ-регулятора

Параметры настройки регулятора положения:

– коэффициент усиления регулятора

;

– постоянная времени ПИ-регулятора

, с,

где

–коэффициент обратной связи по положению;

–эквивалентная малая постоянная времени оптимизированного контура положения, с;

–коэффициент аппроксимации звена чистого запаздывания апериодическим звеном;

–коэффициенты типовой настройки контура положения на СО с ПИ-регулятором и на МО с П-регулятором ().

Коэффициент согласования сигналов датчика положения и задания на входе контура положения

.

Значение задания на входе контура положения рекомендуется выбирать из следующих условий:

– в единицах измерения угла поворота вала механизма (например, в угловых минутах)

, тогда ,;

– в дискретах датчика положения

, тогда ,.

Допустимое значение выходного сигнала регулятора положения

.

Настройка контура положения с П-регулятором следующим образом зависит от выбора значения коэффициента : при выборе– настройка контура положения близка к настройке на ЛО; при– настройка контура близка к типовой настройке на МО (); при– контур обладает наибольшим быстродействием ().

При выборе значения коэффициента настройка контура положения с П-регулятором оказывается близкой к типовой настройке на модульный оптимум (МО). Динамические показатели качества работы контура положения определяются, главным образом, значением эквивалентной малой постоянной времени, но так, же слабо зависят и от соотношения малых постоянных времени в прямом канале и цепи обратной связи.

Предварительно показатели качества работы по управлению контура положения с П-регулятором (без фильтра на входе контура) при типовой настройке на МО и могут быть оценены следующим образом:

– статическая ошибка по управлению

;

– скоростная ошибка при линейном изменении задающего сигнала

, угл. мин;

– добротность контура по скорости

;

– полоса пропускания

, ;

– перерегулирование, время первого и окончательного вхождения в 5 % зону при отработке скачка задания:

;

, с; , с.

При выборе быстродействие и перерегулирование в контуре положения уменьшаются, так, что приперерегулирование. При выборебыстродействие и перерегулирование в контуре незначительно увеличиваются, так, что приперерегулирование.

Указанные ожидаемые значения перерегулирования будут иметь место только при отработке электроприводом малых перемещений. Для обеспечения выбранного значения перерегулирования во всем интервале задаваемых перемещений, необходимо принять параболическую характеристику регулятора положения.

Параболическая характеристика регулятора положения рассчитывается по выражению

,

где

;

.

Параболическая характеристика регулятора положения задается в двух квадрантах: первом и третьем. Участок параболической характеристики, проходящий через начало координат, должен совпадать с линейной характеристикой регулятора положения при выбранной настройке на МО при или ЛО при.

Контур положения с ПИ-регулятором характеризуется высоким быстродействием при большом перерегулировании . Быстродействие и перерегулирование контура увеличиваются при выборе. При значении коэффициента настройка контура положения с ПИ-регулятором оказывается близкой к типовой настройке на симметричный оптимум (СО). Динамические показатели качества работы контура положения определяются, главным образом, значением эквивалентной малой постоянной времени, но так, же слабо зависят и от соотношения малых постоянных времени в прямом канале и цепи обратной связи.

Предварительно показатели качества работы по управлению контура положения с ПИ-регулятором при выборе и без фильтра на входе могут быть оценены следующим образом:

– статическая ошибка по управлению при постоянном значении задающего сигнала

;

– скоростная ошибка

;

– добротность контура по скорости

;

– полоса пропускания контура

,;

– перерегулирование, время первого и окончательного вхождения в 5%-ю зону при отработке скачка задания:

; , с;, с.

Установка на входе контура положения с ПИ-регулятором фильтра с постоянной времени

, с,

уменьшает перерегулирование до значений , но одновременно с этим уменьшается быстродействие контура.