АСТАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР СКОРОСТИ

 

Рассмотрим характеристики САР скорости с ПИ- регулятором. Структурная схема аналогична рассмотренной ранее для статического регулятора скорости, передаточная функция регулятора:

 

 

Передаточные функции разомкнутых и замкнутых систем по управляющему воздействию.

 

 

 

где К_v=К_пК_дК_с/t_о - коэффициент усиления разомкнутой системы по w.

Из структурной схемы и передаточной функции следует, что регулятор скорости является астатической системой с астатизмом первого порядка, как по управляющему, так и по возмущающему I_с воздействиям. Следовательно: статические ошибки Dw_I и DU_e равны нулю, однако устойчивость системы ухудшается, т.к. интегратор вносит фазовый сдвиг в замкнутый контур- 90^о на всех частотах. Это так же следует из выражения для предельного коэффициента системы.

 

К_vпр = 1/(Т_э- t_R);

т.е. К_vпр имеет предельное значение. Оптимальное значение постоянной времени регулятора с точки зрения устойчивости t_Rотп = Т_э. В этом случае К_vпр = ¥.

 

Регулятор скорости с отрицательной обратной связь по току.

На рис представлена структурная схема САР с обратной связь по току.

 

 

К_т/(Т_т+1)- датчики тока$;

К_т- коэффициент передачи ОС по току;

Т_т- постоянная времени фильтра/

Преобразуем структурную схему на рис к виду рис

 

 

Учитывая, что в статическом режиме р=0, I_д = I_с

 

,

 

(+)- при положительной обратной связи по току.

(-)- при отрицательной обратной связи по току.

Скорость идеального холостого хода в замкнутой и разомкнутой системах одинакова.

 

,

 

где Dw_р = I_сR_эК_д- падение скорости в разомкнутой системе.

При К_т=0, Dw_зт=Dw_pт

На рис приведены статические характеристики w=f(I) для положительной а) ,

и для отрицательной б) ОС при U_з= const

К_т=0соответствует характеристике разомкнутой системы

 

При положительной обратной связи по току возможны три режима работы ЭП :

- режим недокомпенсации,

когда

В этом случае с ростом нагрузки скорость w уменьшается.

режим полной компенсации:

и Dw₃ = 0,

т.е. с изменением нагрузки w = const,

режим перекомпенсации:

 

 

с ростом нагрузки скорость возрастает. Указанные режимы могут иметь место при К_т = const и при изменении К_р

При отрицательной обратной связи по току  всегда, падение скорости под нагрузкой больше, чем в разомкнутой системе. Поэтому отрицательная обратная связь по току в регуляторах скорости применяется только в сочетании с отрицательной обратной связью по скорости.

Передаточные функции по задающему воздействию разомкнутой W(p) и замкнутой Ф(p) систем:

 

 

 

-для разомкнутой системы;

- для замкнутой системы;

т.е. W₀₃=W_ОР

Здесь «-» cоответствует положительной обратной связи по току;

 «+» cоответствует отрицательной обратной связи по току;

При положительной обратной связи по току в режиме недокомпенсации система устойчива;

- в режиме перекомпенсации система не устойчива;

- в режиме компенсации система находится на границе устойчивости.

При отрицательной обратной связи система всегда устойчива.

Характер переходного процесса в системе зависит от коэффициента x₃ и W_03. Так как W_ор = W₀₃, скорость затухания переходного процесса в замкнутой и разомкнутой системах одинакова. Если принять x_р = 1, тогда в режиме:

- недокомпенсации  x₃<1; переходной процесс затухающий;

- компенсации  x₃=0;- гармонические незатухающие колебания;

- перекомпенсации  x₃<0; переходной процесс расходящийся.

В системе с отрицательной обратной связью по току x₃>1; переходной процесс апериодический.

Хотя в режиме недокомпенсации система устойчивости, регулятор скорости в таком режиме самостоятельно практического применения не получил; он широко используется совместно с отрицательной обратной связи по скорости в системах с повышенными требованиями к жесткости статической характеристики.

 

Регулятор скорости с отрицательной обратной свзью по напряжению

 

 

Для установившегося режима составим структурную схему (Рис. 10-14.).

В данном случае имеем систему стабилизации напряжения, подводимого к якорю ДПТ. Полагая выходным сигналом напряжение U_д, находим:

 

,

 

где Uдо - напряжение на входе ДПТ при I_с = 0

- падение напряжения в ТП в замкнутой системе при I_с > 0.

DU_др- падение напряжения в ТП в разомкнутой системе;

R_п- внутреннее сопротивление ТП;

К_н- коэффициент обратной связи по напряжению.

U_з выражения для DU_дз и DU_др видно, что падение напряжения в замкнутой системе при одинаковых I_с в (1+К_рК_пК_н) раз меньше, чем в разомкнутой; замкнутая система обеспечивает стабилизацию напряжения U_д, компенсируя падение напряжения в силовой цепи преобразователя. Величина DU_дз является статической ошибкой по возмущению. При К = ¥ имеем идеальный источник питания неограниченной мощности и статическая характеристика регулятора будет представлять естественную характеристику ДПТ НВ (К = К_рК_пК_н).

В общем случае статическая характеристика регулятора скорости:

 

 

Следовательно: обратная связь по напряжению не может быть использована для стабилизации w ЭП. Обычно она используется в регуляторах w в сочетании с другими видами обратных связей.

 

 

Динамические характеристики замкнутой системы авт. регулирования с отрицательной обратной связью по напряжению такие же как и в разомкнутой системе, т.е.