Замкнутая система импульсного регулирования скорости асинхронного ЭП

В роторную цепь АД включен не управляемый трехфазный выпрямитель к выходу, которого подключен резистор R_2д, параллельно резистору подключен ключ, действия которого основано на тиристорном управлении, управление которого ведет ШИМ, на вход которого подается сигнал задания U_з,с и сигнал отрицательной ОС по скорости.

При поступлении на вход ШИМ положительного сигнала, определяемого U_з,с-U_oc, он начинает генерировать импульсы управления. Эти импульсы с помощью системы управления ключом (СУК) подается на тиристоры ключа и происходит включение и закорачивание резистора в цепи ротора.

U_ЗС4<U_ЗС1

Допустим двигатель работает в установившемся режиме, при котором заполнение ключа К равно значению j=var, чему соответствует эквивалентное сопротивление

R_э=(1-j)R_2д

Пусть по каким либо причинам произойдет увеличение момента нагрузки, в результате чего начнет снижаться угловая скорость, сигнал управления возрастет, что вызовет заполнение ключа К и тем саамы уменьшение эквивалентного сопротивления в цепи ротора. Это приведет к возрастанию тока ротора и момента двигателя и прекращение снижения скорости.

Основная область применения ЭП такого типа: механизмы подъема, передвижения, поворота крановых установок.

Адаптивное управление в ЭП

Процессы механообработки подвержены внутренним и внешним параметрическим возмущениям. Одним из эффективных подходов построения СУ является реализация их в классе адаптивных систем. В станках, работающих по заранее заданной программе, невозможно учесть изменение твердости заготовки, износа инструмента, изменение параметров привода, подачи и других трудно учитываемых факторов, а значит соста7вление программы не всегда может обеспечить необходимый режим обработки и качество изделия. Т.е. в условиях не полной априорной информации о возмущающих воздействиях и свойствах объекта управления задача управления ЭП усложняется.

Процесс получении и использования дополнительной информации в ходе функционирования СУ получило название адаптации, а СУ соответственно адаптивная.

Адаптивная СУ автоматически осуществляет выбор оптимального режима обработка и поддерживает необходимую коррекцию геометрических размеров изделий.

Адаптивная СУ должна обеспечивать минимальные затраты за счет единицы объема, осуществляя непрерывный поиск по оптимальному нахождению величин, определяющих высокое качество обработки с целью получения соответствующей производительности.

В адаптивной СУ механорежущими станками должны учитываться следующие силовые ограничения:

-усиление резания и мощности (усиления резания и стойкости режущего инструмента)

-мощность при предельной подаче (предельная подача и оптимальная стойкость инструмента)

В общем случае адаптивная СУ состоит из 2х частей:

1) основная СУ, образованная контуром устройства управления (УУ), объектом управления и обратной связью;

2) устройство управления автоматической адаптацией.

Схема

Основная СУ решает задачи в соответствии со своим назначением (стабилизация скорости, слежение, программное управление).

Контур (устройство) адаптации осуществляет настройку основного контура, изменяя его параметры или структуру с целью обеспечения необходимого качества процессов управления при изменяющихся условиях работы.

Для контура адаптации основной контур является объектом управления. Контур адаптации – 2-й уровень управления.

АСУ ЭП могут иметь различные виды управления:

1) стабилизирующее управление, т.е. управление с целью поддержания постоянства управляющей координаты.

2) программное управление, т.е. управление с целью изменения управляемой координаты по закону, определенному заранее или заданной программе.

3) следящее управление, т.е. управление с целью изменения управляемой координаты по заранее известному закону.

Система стабилизации: система стабилизации скорости.

Следящая система представляет собой систему регулирования положения ЭП.

Программные СУ обычно управляют положением исполнительного органа, который должен изменяется по заданной программе.

Наиболее распространены ЧПУ. Однако применяются системы, обеспечивающие движение инструмента, повторяя форму модели.

Адаптивные СУ по способу организации процесса адаптации могут быть поисковыми и без поисковыми, т.е. с автоматическим поиском оптимальной работы и без него.

Адаптивные СУ делятся:

1.Самонастраивающиеся, в которых на основе динамических характеристик объектов или системы и информации о параметрах внешних воздействий, получаемых в процессе работы, осуществляется изменение параметров регуляторов.

2.Самоогранизующиеся, в которых на основе текущий информации о состоянии объекта формируется алгоритм управления и изменяются не только параметры регуляторов, но и их структура.

Следящий ЭП

Следящий ЭП – это ЭП, который обеспечивает с заданной точностью движение исполнительного органа рабочей машины в соответствии с произвольно меняющимся входным сигналом управления.

Этот сигнал может изменятся по произвольному временному закону и может быть механическим, электрическим. Чаще всего входной сигнал представляет собой скорость или угол поворота оси или вала задающего устройства.

Следящий электропривод используется в спутниковой связи, металлообрабатывающих станках, для привода роботов, манипуляторов, в автоматических электрических устройствах.

Следящий электропривод по способу действия СУ:

следящий электропривод с релейным или прерывистым управлением;

с непрерывным управлением.

Следящий электропривод с релейным управлением отличается тем, что напряжение на исполнительный двигатель подается только в том случае, когда угол рассогласования достигает определенного значения. В процессе рассогласования при возрастании угла до необходимого значения – двигатель неподвижен. Угловая скорость и ускорение двигателя после его включения не зависит от угла рассогласования, а определяется параметрами самого двигателя.

В следящем электроприводе прерывистого действия обычно используются релейно-контактные аппараты или безконтактные устройства с релейной характеристикой. Поэтому электропривод такого типа получил название релейный. Отличительной особенностью следящего электропривода непрерывного действия является непрерывное управление исполнительным двигателем зависящем от угла рассогласования.

В соответствии с требованиями, предъявляемыми к электроприводу в отношении точности обработки угла поворота, статической устойчивости работы, времени переходного процесса следящий электропривод выполняют с обратной связями, которые обеспечивают управление функции угла рассогласования и его производной, по углу рассогласования и интегралу этого угла и т.п.

Для схем управления следящего электропривода используется различного рода усилители:

1)электромашинные;

2)магнитные ;

3)полупроводниковые;

4)гидравлические;

5)сочетание усилителей.

По конструктивному соотношению следящий электропривод непрерывного управления, обеспечивающий высокую точность обработки, является более сложным относительно привода релейного действия.

Основные технические требования следящего электропривода:

высокая точность обработки сигнала;

устойчивая работа привода во всем диапазоне скоростей;

малое время переходного процесса;

простота, надежность эксплуатации.

Следящий электропривод непрерывного управления

СД (сельсин датчик), СП (сельсин приемник), составляющий измеритель рассогласования, работающих в трансформаторном режиме; усилитель 3 трансформатора двигателя связанного с рабочим механизмом и связанного с СП через механическую передачу 4.

Положение ротора СД определяет входной сигнал угла φ_вх, а положение ротора СП зависит от угла поворота вала электропривода. Сигнал рассогласования, снимаемый с обмотки статора СП, пропорционален разности значения углов φ_вх- φ_вых=ΔU

При повороте ротора СД в однофазной обмотке СП наводится ЭДС, которое воздействует на усилитель 3, а усилитель обеспечивает включение двигателя и его работу с определенной скоростью. Двигатель соответственно приводит к движению рабочий механизм (РМ) и одновременно через передачу 4 воздействует на ротор СП. При повороте ротора СП на заданный угол, устраняется величина рассогласования в положениях роторов датчика и приемника и прекращается работа исполнительного двигателя.

В следящих электроприводах используются ДПТ, двигатель переменного тока обычно это двигатели небольшой мощности. СУ выполняются с электромашинным усилителем (ЭМУ) по системе Г-Д или системе ТП-Д. Кроме того могут использоваться двухфазные двигатели переменного тока с КЗ ротором и синхронные двигатели с постоянными магнитами.