Содержание
При модернизации электроприводов часто возникает необходимость изменить с помощью сигналов, вырабатываемых микропроцессорной системой управления верхнего уровня.
Следует учесть, что параметры базовой системы управления приводом, к примеру у экскаватора, имеющей другую элементную базу.
Описание предметной области управления электроприводами постоянного тока
Для известных систем управления электроприводами постоянного тока согласно работ [1 и 2] следует, что статическая характеристика в режиме стабилизации момента, построена по принципу подчиненного регулирования координат.
Примером является система ТП-Д представленная на рисунке 1:
Данная схема описывается уравнением:
(1)
где
- М — момент приводного двигателя.
- Кn — коэффициент усиления преобразователя.
- Ком — коэффициент обратной связи по моменту.
- ω — относительная скорость вращения якоря двигателя.
- Uoгp — максимальное напряжение на выходе звена ограничения сигнала регулятора скорости.
- βе — модуль естественной статической жесткости механической характеристики в системе ТП-Д, согласно работы [2].
Следует учитывать, что требуемую форму статической механической характеристики привода, а именно наклон ее падающего участка, получают изменением параметров системы управления:
- βе.
- Кn.
- Ком.
Иногда в структуры, вводя компенсирующую положительную связь по скорости, согласно публикаций [1 и 2].
Форма статической механической характеристики привода в виде наклона ее падающего участка графика, представлен на рисунке 2:
Применение такого способа формирования механических характеристик в самонастраивающихся системах управления затруднено, по следующим причинам:
- Во-первых, тем, что технически трудно изменять и контролировать изменение произведения коэффициентов передачи элементов системы управления в процессе работы привода при случайном характере нагрузки и управляющих воздействий.
- Во-вторых, изменение значений коэффициентов передачи элементов привода и обратных связей вызывает, кроме желаемого эффекта — изменения формы механической характеристики и другой эффект — изменение динамических свойств привода, что может при определенных сочетаниях значений изменяемых параметров, снижать качество переходного процесса и свести на нет весь положительный эффект, достигаемый изменением формы статической характеристики.
Известно, что при работе системы управления с подчиненным регулированием координат в режиме стабилизации момента, где:
- Напряжение на выходе регулятора скорости достигает своего максимального значения — напряжения ограничения Uoгp.
- Остается неизменным, пока система управления работает в режиме стабилизации момента.
Прогрессивный метод изменения формы статической характеристики привода
В предлагаемом нами методе изменения формы статической характеристики привода, согласно работе [4], где:
- Сигнал Uoгp, задающий уровень ограничения выходного сигнала регулятора скорости.
- Делают регулируемым и получают его как сумму постоянной составляющей Uогрconst .
- Умноженной на относительное значение скорости приводного двигателя ω, изменяемой составляющей Uогрvar.
Следовательно получим следующее уравнение:
(2)
Подставляя (2) в (1), получим уравнение статической характеристики привода в режиме стабилизации момента, формируемой согласно предлагаемого нами метода:
(3)
Преобразовав уравнение статической характеристики (3), получим:
(4)
Следовательно, жесткость статической характеристики можно будет определить по формуле:
(5)
Таким образом, жесткость статической характеристики βм на участке стабилизации момента, показанной на рисунке 2, имеет следующие особенности:
- Жесткость зависит от значения переменной составляющей Uогрvar.
- Варьируя Uогрvar, мы имеем возможность изменять βм в значительно более широких пределах, чем прежде в системе (1).
- При этом величина стопорного момента при со=0 определяется постоянной составляющей Uoгpconst, остается неизменной.
Формула стопорного момента будет представлена в следующем виде:
(6)
На основании выведенных формул, можно вывести следующие закономерности:
- Следовательно, регулировка может происходить независимо от жесткости статической характеристики (5) на участке стабилизации момента.
- Система управления приводом постоянного тока (рисунок 1) построена по принципу подчиненного регулирования координат и содержит контуры регулирования тока и скорости, имеет регулятор скорости PC с регулируемой зоной ограничения.
- Управляющий зоной ограничения вход регулятора скорости PC соединен с выходом сумматора, на вход которого подается сигналы Uoгpvarω и Uoгpcons, получаемый на выходе блока умножения, входы которого, в свою очередь соединены с выходом датчика скорости ДС и задатчиком напряжения Uoгpvar.
Сущность метода изменения формы статической характеристики заключается в том:
- Что в режиме стабилизации момента в систему управления вводится дополнительная обратная связь по скорости, получаемая путем перемножения сигналов Uoгpvar и скорости ω.
- Изменением величины и знака сигнала Uoгpvar регулируется глубина и полярность дополнительной обратной связи по скорости.
Особенность данного способа включения дополнительной обратной связи состоит в том:
- Что дополнительная обратная связь разрывается когда система работает в режиме стабилизации скорости (ненасыщенный участок статической характеристики регулятора скорости, рисунок 1), и включается, когда система работает в режиме стабилизации тока (момента) приводного двигателя (в зоне насыщения характеристики регулятора скорости).
- В свою очередь, действие дополнительной обратной связи проявляется путем смещения уровня напряжения ограничения регулятора скорости в функции (2).
- Форма получаемой при этом статической характеристики легко контролируется по значениям напряжений Uoгpvar и Uoгpconst.
- Параметры системы управления в режиме стабилизации скорости остаются неизменными и их значения выбираются из условий обеспечения требуемых динамических качеств привода.
- Оставшийся незадействованным канал управления по стопорному току привода (Uoгpcons) может быть использован для корректировки статической характеристики в функции внешних воздействий, влияющих на статическую прочность конструкций экскаватора, например, низкой температуры окружающей среды, согласно работы [3].
- Динамические свойства привода при регулировании момента с помощью введения дополнительной обратной связи по скорости существенно не изменяются, согласно исследованию [2].
Предлагаемый метод управления формой статической характеристики можно применить при модернизации практически любых систем управления электроприводами, в том числе систем управления с суммирующим магнитным усилителем и потенциометрической отсечкой по току.
Изменение статической характеристики здесь достигается за счет питания резистора потенциометрической отсечки базовой системы управления соответствующего привода (например, 1СУП) от регулируемого источника постоянного тока, напряжение, на зажимах которого регулируют согласно (2).
Список литературы
- Буль Ю.Я., Ключев В.И., Седаков А.В., Наладка электроприводов экскаваторов — Москва: Недра, 1975 год, страница 312.
- Ключев В.И., Теория электропривода: Учебник для вузов — Москва: Энергоатомиздат, 1985 год, страница 560.
- Махно Д.Е., Эксплуатация и ремонт карьерных экскаваторов в условиях Севера — Москва: Недра, 1984 год, страница 133.
- Авторское свидетельство, №1296692 СССР. МКИ Е 02 F 9/20. Устройство управления электроприводом постоянного тока/ П.Д. Гаврилов, С.Г.Филимонов (СССР), №3902503/29-03, Опубликован 15.03.1987 год, Выпуск №10.
- К вопросу об управлении ресурсоемкостью функционирования электромеханических систем на основе оценки усталостного повреждения их деталей.
Источник: Управление формой статической характеристики электропривода / С.Г. Филимонов // Вестник КузГТУ, 2005 год, №3, страницы 30-31.
