Системы с переключающейся структурой регуляторов

В системе АЭП используют типовые настройки (на СО, МО) контуров регулирования, определяющие статические и динамические свойства системы.

Вид частотной характеристики, частота среза определяют характер переходных процессов (быстродействие, перерегулирование и т.д.). Если при изменении параметров в объекте так изменять параметры регуляторов, чтобы вид частотных характеристик не изменился, то переходные процессы будут инвариантны при изменении параметров объекта.

Рисунок 7.8

Если в объекте изменился только коэффициент усиления, то ЛАЧХ разомкнутого контура либо поднимается, либо опускается, не изменяя своей формы (см. рисунок 7.8). Оценить изменение ЛАЧХ можно, контролируя коэффициент усиления на какой-то частоте w₀ (тестовой частоте). Обычно в качестве тестовой частоты берут w_среза, оптимизированного на расчетный оптимум контура системы.

Рисунок 7.9

Рисунок 7.10

Если параметры объекта меняются существенно, то оптимальность переходных процессов может быть получена за счет изменения структуры регуляторов, а в некоторых случаях за счет изменения всей структуры регулирования. Существенное изменение параметров в системе АЭП постоянного тока имеет место при изменении режима работы тиристорного преобразователя (согласно рисунку 7.9, при переходе из режима непрерывного тока в режимы прерывистого тока).

Из осциллограмм видно, что при одних и тех же приращениях входного сигнала в режиме непрерывного тока (РНТ) DI больше, но выход на новое значение тока идет по экспоненте с постоянной времени Тэ. В режиме прерывистого тока (РПТ) , будет меньше по уровню, но ток выходит на этот уровень практически мгновенно (см. рисунок 7.10).

R^/_{тп (РПТ)} >> R^/_{тп (РНТ)} Þ Т_э ®0.

Если система АЭП была одноконтурной, то уменьшение коэффициента в звеньях ТП-ЯЦ будет вызывать уменьшение коэффициента в системе и приводить к более демпфированным переходным процессам, но система остается работоспособной. Если привод многоконтурный, то это вызывает снижение быстродействия в контуре тока и потере работоспособности системы в целом.

Проанализируем работу контура тока якоря с регулятором тока, рассчитанным для режима непрерывного тока при переходе ТП в режим прерывистых токов. Структурная схема контура тока в режиме непрерывного тока представлена на рисунке 7.11.

Рисунок 7.11

;

ЛАЧХ контура тока в режиме непрерывного и прерывистого токов представлена на рисунке 7.12.

Рисунок 7.12

При w<1/Т_э

– интегрирующее звено,

где .

.

При увеличении R_э^/ частота среза смещается в область более низких частот.

;

.

С переходом тиристорного преобразователя в режим прерывистых токов контур тока становится более инерционным.

Структурная схема контура тока в режиме прерывистого тока представлена на рисунке 7.13.

Рисунок 7.13

В режиме непрерывных токов

МО: ;

СО: .

В режиме прерывистых токов

;

При настройке на МО

.

При настройке на МО ЛАЧХ контура скорости представлена на рисунке 7.14.

Рисунок 7.14

Так как частота среза разомкнутого контура скорости приходится на участок ЛАЧХ с наклоном –40дБ/дек, то контур скорости теряет работоспособность (т.е. становится неустойчивым).

При настройке на СО ЛАЧХ контура скорости представлена на рисунке 7.15.

Рисунок 7.15

В данном случае контур скорости становится еще более неустойчивым, так как частота среза приходится на участок с наклоном –60дБ/дек.

Для обеспечения оптимальной настройки системы как в РНТ, так и в РПТ, необходимо одновременно с изменением режима работы преобразователя изменять структуру регулятора тока.