Системы управления электроприводами

Классификация систем управления электроприводами и их задачи

Согласно общей классификации системы управления электрическим приводом делятся на незамкнутые (без учета результата управляющего воздействия на объект управления) и замкнутые (с учетом через обратные связи результата воздействия на объект управления). Основным принципом управления для замкнутых систем является принцип обратной связи, который заключается в управлении по отклонению результата от задания. У данного принципа имеется дополнение — комбинированное управление, которое заключается в вводе в управление объектом возмущающего воздействия или производные величины. Дополнительными критериями классификации систем управления электрическим приводом являются:

1. Элементная база системы управления электроприводом. Элементная база может быть цифровой, аналоговой, логической бесконтактной, релейно-контактной.
2. Уровень управления. Уровень управления может быть технологический (верхний) и нижний, который формирует свойства электропривода.
3. Тип двигателя. Двигатель может быть вентильно-индукторный, асинхронный, синхронный, двигателем постоянного тока, вентильный и индукторный.
4. Способы управления. У системы управления может быть модальное, частотное скалярное, подчиненное (каскадное) и частотное векторное управления.
5. Технологическая координата электропривода. К таким координатам относятся положение рабочего органа, а также его скорость.

К задачам системы управления электроприводом относятся адаптация (самонастройка) системы; слежение и наблюдение за определенной величиной, закон изменения которой неизвестен; стабилизация координаты электропривода.

На рисунке ниже представлена типовая структура системы управления электроприводом, а также ее связь с окружающей средой.

Рисунок 1. Типовая структура системы управления электроприводом. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

АУУ — автоматическое управляющее устройство; ЭЭ — электрическая энергия; 1 — командный орган; 2 — функциональная часть; 3 — главная жесткая обратная связь; 4 — промежуточный усилитель 5,6,7 — гибкие вспомогательные обратные связи; 8 — преобразователь; 9 — электрическая машина; 10 — технологический объект; ОУ — объект управления.

Показатели качества управления электроприводом

Основное назначение системы управления электроприводом заключается в формировании и осуществлении совокупности управляющих воздействий на двигатель, которые должны обеспечить необходимое движение рабочего органа установки, согласно технико-экономическим и технологическим требованиям. Качество выполнения задач системой управления электроприводом оценивается показателями качества, которые делятся на две основные группы:

• К первой группе показателей качества относятся свойства самой системы управления — изменяемость алгоритма управления, надежность, габариты, масса, надежность и т.п.
• Ко второй группе показателей качества относятся те качества, которые характеризуют результат воздействия системы управления на объект управления (электрический привод) — плавность движения, степень автоматизации движения, диапазон регулирования скорости, жесткость механических характеристики, а также точность регулирования координат электропривода, быстродействие, перерегулирование координат электропривода и т.п.

При инженерном проектировании системы управления электроприводом, во время поиска наилучшего варианта в пространстве нескольких показателей качества, то их количественную оценку выбирают такой, при которой качество тем лучше, чем численно меньше его показатель. К пример, надежность системы управления оценивается посредством количества отказов, то есть чем меньшем отказов, тем выше надежность.

Для определения некоторых показателей качества, которые характеризуются динамические и статические свойства электрического привода применяют тестовые режимы. Например, быстродействие во временной области характеризуется временем переходного процесса, которое время вхождения в 5 % зону отклонения управляемой координаты Х от ее установившегося значения Хуст согласно режима отработки скачка входного сигнала, то есть по переходной функции (рисунок ниже). Быстродействие в частотной области характеризуется при помощи полосы пропускания Wп.п., в пределах которой амплитуда частотной характеристики электрического привода изменяется максимум на 6 Дб, а фаза ф не боле, чем на величину П/2 (рисунок ниже). Плавность движения во временной области оценивается перерегулированием по переходной функции, а в частотной по колебательности — М = Амах. (рисунок ниже).

Рисунок 2. Графики. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

а — быстродействие и плавность хода в во временной области; б — быстродействие и плавность хода в частотной области.