Регулирование угловой скорости в системе УП-ДПТ НВ с отрицательной обратной вязью по напряжению

Упрощенная принципиальная схема рассматриваемой системы показана на рис. 3.6 (узел токовой отсечки на схеме не показан, он может быть выполнен так же, как в схеме по рис. 3.3).

Схема отличается от рассмотренной выше с обратной связью по скорости (см. рис. 3.3) только тем, что в ней сигнал обратной связи снимается с потенциометра RP2 и пропорционален напряжению на якоре U_я. Конструктивно система несколько проще предыдущей за счет отсутствия тахогенератора. Регулирование скорости здесь также осуществляется путем изменения напряжения на якоре.

На входе системы (см. рис. 3.7) сравниваются сигнал задания U_зд и сигнал обратной связи по напряжению на якоре U_осн. Сигнал ошибки

. (3.10)

Регулируемой переменной в схеме является напряжение на якоре U_я. Процесс стабилизации U_я протекает следующим образом. Если, например, нагрузка на двигателе возрастает, то ток якоря увеличивается и возрастает падение напряжения в преобразователе. Это ведет к снижению напряжения на выходе УП, поступающего на якорь двигателя:

,

где Е_уп – ЭДС преобразователя; R_уп – выходное сопротивление преобразователя.

Соответственно снижается сигнал обратной связи U_осн, а сигнал ошибки U_d (см. уравнение (3.10)) увеличивается. Что в свою очередь приводит к возрастанию напряжения на выходе усилителя и напряжения U_я. Обратите внимание, что в схеме стабилизируется не скорость двигателя , а напряжение на якоре U_я. Очевидно, что при идеальной стабилизации U_я падение скорости от нагрузки будет таким же, как на естественной характеристике при питании двигателя от сети бесконечной мощности.

К этому же выводу можно прийти и проанализировав алгоритмическую схему системы, показанную на рис. 3.7. На этой схеме, в отличие от рис. 3.4, отдельно показаны помеха нагрузки преобразователя и помеха нагрузки двигателя . Причем помеха нагрузки двигателя не охвачена цепью обратной связи. Действием отрицательной обратной связи ослабляются только те помехи, которые охвачены цепью обратной связи. Поэтому уравнение для угловой скорости двигателя в замкнутой системе с обратной связью по напряжению записывается в виде (сравните с (3.5))

. (3.11)

Произведение коэффициентов К_уК_упК_ос=К_рн представляет собой коэффициент усиления разомкнутой системы со связью по напряжению. Первый член в уравнении (3.11) – угловая скорость двигателя на холостом ходу; второй – падение скорости от нагрузки преобразователя; третий – падение скорости от нагрузки двигателя.

Очевидно, что выбрав К_рн-> , можно свести до нуля второй член (получить идеальный преобразователь с нулевым выходным сопротивлением), однако третий член при этом уменьшить не удастся. Падение скорости от нагрузки определяется падением напряжения в якоре двигателя

.

В связи с этим в системе с отрицательной обратной связью по напряжению не удается обеспечить высокую точность стабилизации скорости. Такие системы применяются при нежестких требованиях к допустимой статической ошибке и небольшом диапазоне регулирования (D =5...10).