Системы с подчиненным регулированием координат

В настоящее время наибольшее распространение получили системы управления с подчиненным регулированием координат.

Рис 2.12. Структурная схема привода с подчиненным регулированием координат

Система состоит из нескольких вложенных один в другой контуров. Число контуров равно числу регулируемых координат. Регуляторы включены последовательно. Каждый внешний регулятор является задающим по отношению к внутреннему, кроме того, на вход регулятора подается сигнал ОС по регулируемой координате. В этой системе удобно осуществлять настройку регулятора, поскольку каждый контур, начиная с внутреннего, можно рассматривать независимо. [2, 4, 5, 11]

2.3.1. Особенности выбора регуляторов в системе с подчиненным регулированием координат

Методика расчета систем с подчиненным регулированием основана на том, что контур регулирования должен содержать только одну большую постоянную времени. В этом случае регулятор подбирают таким образом, чтобы при последовательном включении его с соответствующим звеном системы была скомпенсирована большая постоянная времени объекта регулирования и взамен в контуре действовала бы существенно меньшая постоянная времени. Результирующее эквивалентное звено, состоящее из последовательно включенных регулятора и объекта, должно быть интегрирующим, то есть:

. (2.20)

Рассмотрим конкретные примеры:

1-й пример. Объект представляет собой интегрирующее звено.

а) , если регулятор пропорциональный, то , тогда имеем ,

где при .

Передаточная функция замкнутого контура имеет вид:

.

б) => и => ,

где при .

В этом случае .

2-й пример. Объект представляет собой апериодическое звено.

а) => и=> .

В результате .

б) => и=> .

В этом случае .

В системах подчиненного регулирования используются четыре вида регуляторов:

1) П-регуляторы: ,

2) И-регуляторы: ,

3) ПИ-регуляторы: ,

4) ПИД-регуляторы: .

Когда необходимо компенсировать две большие постоянные времени используется ПИД-регулятор.

Такая методика позволяет обеспечивать единый подход к синтезу регуляторов в каждом из контуров. Некоторые сложности при использовании данной методики вносит ДПТ НВ, за счет наличия внутренней ОС по ЭДС.

а)

б)

Рис.2.13. Структурная схема двигателя с ОС по ЭДС до (а) и после переноса ОС (б)

Перенос точки ОС не влияет на передаточную функцию Д, но и не дает нужного эффекта, так как в этом случае объект имеет две большие постоянные времени.

Поэтому для упрощения пренебрегают ООС по ЭДС. Тогда передаточная функция Д будет иметь вид:

. (2.21)

Конечно, это приводит к определенной погрешности, но она не существенно влияет на результаты расчета.