6. Методические рекомендации

6.1. Экспериментальную проверку настройки регуляторов вы­полнять по методике, описанной в работе № 8.

6.2. Исследования свойств контура тока по управлению прово­дить на застопоренном двигателе при токах не более 2 А.

6.3. При выполнении п.4.3. формировать возмущение стопорением двигателя при скорости 1000 об/мин и токе 1 А.

6.4. Переходные процессы для скорости по управлению получать при пуске двигателя на скорость не более 500 об/мин.

6.5. Переходные процессы для скорости по возмущению получать при 3000 об/мин и набросе/сбросе нагрузки 2 А.

6.6. Астатизм по управлению оценивать по сигналам задания и обратной связи.

6.7. Астатизм по возмущению оценивать, наблюдая за регули­руемой переменной.

6.8. Рекомендации по получению графиков зависимостей и реализации задающих воздействий в среде MATLAB приведены в п.6.7 и 6.8 лабораторной работы № 8.

7. Требования к отчету

7.1. Требования к отчету - как в лабораторной работе 8.

8. Контрольные вопросы

8.1. Какие постоянные в контурах тока и скорости подлежат компенсации при настройке на МО?

8.2. Какие звенья определяют величины малых, не компенсируе­мых постоянных контуров тока и скорости?

8.3. По каким соображениям отказываются от компенсации ма­лых постоянных времени?

8.4. Почему контур тока настраивают на модульный оптимум?

8.5. В чем заключается и какими средствами обеспечивается настройка на модульный оптимум?

8.6. Какими статическими и динамическими свойствами по управлению обладает контур при модульном оптимуме?

8.7. От чего зависят свойства по возмущению при модульном оптимуме?

8.8. Какова методика определения ПФ регулятора при настройке контура на модульный оптимум?

8.9. В чем проявляется взаимная подчиненность контуров?

8.10. Запишите передаточную функцию, по которой можно рас­считать процесс изменения тока при стопорении двигателя.

8.11. В связи с чем, и в каких условиях пренебрегают внутренней обратной связью по ЭДС двигателя?

8.12. Как определяют малую постоянную контура скоро­сти при наличии контура тока, настроенного на модульный оптимум?

8.13. Почему экспериментальная проверка настройки контура тока выполняется на застопоренном двигателе?

8.14. Что необходимо сделать, чтобы ток застопоренного двига­теля не превышал допустимое значение?

8.15. Как экспериментально оценить коэффициент передачи контура тока к возмущающему воздействию?

8.16. В связи с чем рассматриваемая ИС является однократно ин­тегрирующей?

8.17. Что такое модульный оптимум?

8.18. Что дает оптимизация контура по быстродействию?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУКРАТНО ИНТЕГРИРУЮЩЕЙ

ИСПОЛНИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ С ПОДЧИНЕННЫМ КОНТУРОМ ТОКА

1. Цель работы

Расчет, реализация и экспериментальные исследования двух­контурной системы подчиненного регулирования с настройкой на симметричный оптимум (контурные ИС).

2. Теоретические пояснения

Контурные ИС должны обладать высокой точностью воспроизведения предписанного значения регулируемой переменной во всем диапазоне нагрузок, так что от цепи формирования скорости требуется астатизм по возмущению. Для этого регулятор скорости должен быть ПИ-типа.

Как и в однократно интегрирующих ИС роботов с позиционным управлением, в ИС роботов с контурным управлением подчиненный контур тока оптимизируют по быстродействию (описано в лабораторной работе № 9). Элементами объекта контура скорости, как и прежде, являются оптимизированный по МО контур тока, электромеханическое звено и звено , описывающее цепь обратной связи по скорости. Контур с ПИ-регулятором и интегрирующим звеном является двукратно интегрирующим, с астатизмом по управлению второго порядка. Настройка на МО такого контура невозможна. Другими словами, невозможно совместить в контуре астатизм второго порядка по управлению и астатизм по возмущению с практическим отсутствием перерегулирования. Однако плохие динамические свойства по управлению не ограничивают возможностей ИС контурных роботов. Последние работают практически в установившихся режимах при относительно медленно изменяющихся сигналах управления и возмущения, а основное требование к настройке – коррекция статических свойств. Отмеченным требованиям удовлетворяет настройка, при которой пропорциональная составляющая ПИ-регулятора рассчитывается, как и при настройке на МО.

, (1)

а постоянная времени регулятора

, (2)

где . При этом передаточная функция настроенного контура в замкнутом состоянии

, (3)

а в разомкнутом

. (4)

Рисунок

Нетрудно видеть, что передаточной функции соответствует симметричная относительно частоты среза ЛАЧХ с частотами сопряжения и . Она представлена графиком 1 на рисунке. По виду этой ЛАЧХ настройка по­лучила наименование симметричного оптимума (СО). Достоинство СО в том, что при астатизме по возмущению время переходного процесса

определяется лишь , его вид не зависит от других параметров объекта. Переходная характеристика контура по управлению при настройке на СО имеет колебательный характер. Ее параметры: , , .

В контуре с инерционным объектом можно выполнить настройку, близкую к СО, выбирая параметры ПИ-регулятора, как и выше. При параметры переходной характеристики такие же, как и при ”чистом” СО. При характеристики контура лежат между характеристиками модульного ( ) и симметричного оптимумов. Это хо­рошо видно из асимптотических ЛАЧХ, изображенных на рис.1 для рассматриваемых случаев (1 - СО; 2 - МО; 3 - ). Очевидно, что при настройка ПИ-регулятора теряет смысл. Из срав­нения ЛАЧХ при СО и МО видно, что частоты среза и сопряжения среднечастотной и высокочастотной асимптот совпадают. Это свидетельствует об одинаковой демпфированности колебаний при МО и СО. Большое перерегулирование при СО объясняется наличием в числителях и форси­рующего члена .

Существенное снижение перерегулирования можно получить при включении на входе контура задатчика интенсивности - фильтра с передаточной функцией

. (5)

В результате получим следующие параметры переходного процесса , , .

Если частоту среза увеличить на 25 % по сравнению с СО, то повысится быстродействие и уменьшится перерегулирование. Такая настройка получила наименование настройки на минимальную колебательность.