Следящие системы управления электроприводами и их примеры применения в отрасли

Общие положения, назначение и классификация следящих приводов

Следящий привод представляет собой замкну­тую автоматическую систему, при помощи которой испол­нительный орган с определенной точностью отрабатывает движение рабочего механизма в соответствии с произ­вольно меняющимся сигналом, задаваемым управляющим органом (датчиком). Так, на копировальном станке режу­щий инструмент совершает обработку поверхности изде­лия, соответствующей практически любой конфигурации поверхности модели или шаблона, по которой перемеща­ется копировальный палец измерительного устройства. В прокатных станах автоматическое перемещение меха­низма подачи валков осуществляется в соответствии с дви­жением маломощного устройства, задающего программу прокатки.

Область применения следящего привода продолжает расширяться. В настоящее время он используется для автоматического контроля изменения различных физи­ческих величин, для регулирования скорости паровых и гидравлических турбин, в устройствах прокатных ста­нов, в системах управления металлорежущими станками, шагающими экскаваторами, манипуляторами т. п.

Рис. 1. Структурная схема следящего привода.

Следящий привод применяется в установках мощностью от нескольких ватт до нескольких десятков киловатт и более.

В общем случае следящий привод состоит из датчика10,приемного (следящего) устройства 2, усилителя 3 и испол­нительного двигателя 4 (рис.1). Датчик и приемник образуют устройство, которое обычно называют измерителем рассогласования. Элементы следящего привода связаны между собой так, что изменение в положении датчика воздействует через приемник и усилитель на приводной! двигатель, который отрабатывает заданное перемещение. Следящий привод, как и устройства синхронной передачи, работает только за счет возникающего угла рассогла­сования между осями датчика и приводного двигателя (механизма). Процесс работы следящего привода сводится к непрерывному автоматическому устранению возникаю­щего рассогласования.

Следящие приводы делятся по способу действия системы управления на две группы:

1) следящие приводы с релейным или прерывистым управлением;

2) следящие приводы с непрерывным управлением.

Следящий привод с релейным управлением отличается тем, что напряжение на исполнительный двигатель подается только в том случае, когда угол рассогласования достигает определенного значения. В процессе возрастания угла рассогласования до этого значения двигатель неподвижен. Угловые скорость и ускорение двигателя после его вклю­чения не зависят от угла рассогласования, а определяются параметрами самого электропривода (его вращающим мо­ментом, моментом инерции привода и моментом сопротив­ления).

В следящих приводах прерывистого действия исполь­зуются обычно релейно-контактные аппараты или бескон­тактные устройства с релейной характеристикой, поэтому следящие приводы такого типа называют также релей­ными.

Отличительной особенностью следящих приводов непре­рывного действия является непрерывное управление испол­нительным двигателем, зависящее от угла рассогласова­ния.

В соответствии с требованиями, которые предъявляются к следящим приводам в отношении точности отработки угла в статическом и переходном режимах, устойчивости работы, времени переходного процесса и т. п., следящие приводы выполняются с различными обратными связями, которые обеспечивают управление в функции угла рассо­гласования и его производной, по углу рассогласования и интегралу этого угла и т. п.

Так же, как и в рассмотренных выше, системах автомати­ческого регулирования, в следящих приводах используются различного рода усилители: электромашинные, магнитные, полупроводниковые, гидравлические и др. В следящих приводах может в должной последовательности сочетаться работа, например электронного усилителя с электромашин­ным, транзисторного с тиристорным и т. п.

Следящие приводы непрерывного управления, обеспечи­вающие высокую точность отработки, оказываются более сложными, чем следящие приводы релейного действия.

К основным техническим требованиям, которым должны удовлетворять следящие приводы, относятся высокая точ­ность отработки заданной величины и устойчивая работа привода во всем диапазоне скоростей, возможно малое

время переходного процесса, а также простота и надеж­ность в эксплуатации.

Угол рассогласования в переходных режимах не дол­жен превосходить заданного колебания системы, если они возникнут, должны иметь затухающий характер.