Выбор закона управления

Проектирование привода состоит в выборе усилительных, корректирующих и сглаживающих устройств, обеспечивающих точность, быстродействие, диапазон регулирования, неравномерность хода и т.п.

Совокупность усилительных, корректирующих и сглаживающих устройств образует систему управления привода.

В исполнительных подсистемах АСЦ перспективным является применения трехпозиционных (с логическим управлением) автоколебательных систем управления. В автоколебательных системах не требуется обеспечивать устойчивость “в малом”, поэтому возможна реализация высоких коэффициентов передачи разомкнутого контура, обеспечивающая плавность движения выходного вала исполнительного механизма, которая является одной из важнейших характеристик систем слежения.

Релейные системы имеют ряд преимуществ по сравнению с линейными:

- менее сложная и более экономичная радиоэлектронная аппаратура, основу которой составляет релейный усилитель. Высокий кпд РЭА обеспечивает ключевой режим работы усилительных элементов;

- малые уходы нулей, простота настройки и эксплуатации;

- более высокая помехозащищенность систем;

- возможность линеаризации автоколебаниями нелинейностей типа сухое трение, люфт и др.

- в силу нелинейной зависимости эквивалентного коэффициента усиления релейного усилителя от амплитуды автоколебаний автоколебательная система обладает адаптивными свойствами (параметрическая самонастройка);

- при стремлении зоны неоднозначности релейного элемента к нулю автоколебательная система с исполнительным двигателем постоянного тока сводится к оптимальной по быстродействию, реализующей высокие требования по быстродействию и колебательности переходных процессов.

По сравнению с системами, работающими в режиме ШИМ, автоколебательные системы имеют больший коэффициент усиления разомкнутого контура, т.к. для обеспечения захвата контура вынуждающими колебаниями при работе в режиме широтно-импульсной модуляции необходима амплитуда их примерно в 2 раза больше амплитуды автоколебаний, что приводит к уменьшению эквивалентного коэффициента усиления релейного усилителя.

Положительные свойства автоколебательных систем проявляются, если параметры автоколебаний (амплитуда и частота) не вызывают существенного нагрева двигателя в процессе работы.

При проектирования двухпозиционной автоколебательной системы реализация этого требования приводит к постановки в цепь якоря двигателя дополнительной индуктивности - дросселя увеличивающего электромагнитную постоянную двигателя. Использования трехпозиционного колебательного режима позволяет снизить рабочие токи системы (улучшить, таким образом, тепловой режим) и получить более высокие динамические и меньшие массогабаритные характеристики по сравнению с двухпозиционным режимом. Поэтому трехпозиционный режим несмотря на большую сложность радиоэлектронную аппаратуру является предпочтительным. При выборе параметров автоколебаний будем учитывать диапазон частот управляющего воздействия, частоты упругих автоколебаний двух массовой системы “двигатель-тахогенератор”, возможное увеличение амплитуд автоколебаний по 3 и 5 гармоникам. В трехпозиционном режиме длительность управляющего импульса должна быть меньше 180⁰ но больше 20⁰-30⁰(при этом автоколебания не стабильны), ток якоря не должен превышать номинальные значения. Синтез привода осуществляется в соответствии с алгоритмом, приведенным на рис. 9 В состав структурной схемы электронного усилителя входят:

- фильтр, стабилизирующий частоту автоколебаний

                                                       (31)

                                                                                                     (32)

 - паразитная постоянная времени, проявляющаяся при практической реализации колебательного звена.

- фильтр, формирующий закон управления

                                                                    (33)

Изодромное звено реализует интегрально-пропорциональный закон управления и обеспечивает высокое быстродействие пропорционального и точность интегрального регулирования.

- фильтр логического устройства (ЛУ)

Логическое устройство реализует трехпозиционный режим регулирования и включает фильтр - фазоопережающее звено (или два фильтра с различными передаточными функциями в двух ветвях логики) и два двух позиционных релейных элемента суммирование сигнала которых позволяет получить третью позицию.

                                     (34)

К фильтрам ЛУ предъявляются следующие требования:

- на частоте автоколебаний фазовые сдвиги фильтров должны обеспечивать заданную величину управляющего импульса;

- на рабочих частотах (0-20 Гц) фильтры не должны вносить амплитудных и фазовых искажений;

- на частоте автоколебаний необходимо обеспечить минимальный подъём высших гармоник и шумов;

- для обеспечения стабильности параметров фильтров в процессе эксплуатации в диапазоне возможных частот автоколебаний (200-1000) Гц фильтры должны иметь пологую фазовую характеристику.

Процесс проектирования фильтров является итерационным, параметры фильтров уточняются при математическом моделировании.