Технический прогресс в самых различных отраслях промыш­ленности связан с непрерывно усложняющейся технологией про­изводства, с повышением требований к точности изготовления из­делий и их качеству при все более сложном процессе их обработки. Вместе с тем растет объем производства, что выдвигает требование повышения производительности машин за счет увеличения как нх мощности, так и скорости обработки изделий. По­скольку подавляющее боль­шинство производственных машин оснащается элект­рическими приводами, воз­растание требований к этим машинам ведет к ужесточе­нию требований к электро­приводу, на который воз­лагается задача осущест­вления сложных перемеще­ний рабочих органов меха­низма. В процессе реализа­ции этих перемещений воз­никает необходимость разгона, торможения, реверса электропри­вода, поддержания постоянства регулируемой величины (коорди­наты), изменения ее по определенному закону н т. д. Механизм может быть оборудован несколькими электроприводами, каждый со своими собственными системами управления. Может возникнуть необходимость согласованного управления электроприводами не­скольких механизмов, каждый нз которых имеет свою систему управлення.

Эти системы (/, 2,...), выполненные как аналоговые, цифро­вые илн как нх комбинация, входят в качестве локальных систем в общую иерархическую структуру автоматической системы управ­ления технологическим процессом (АСУ ТП) с помощью управляю­щей вычислительной машины (УВМ) (рис. 1-1). Задачей УВМ я в ляется управление технологическим процессом и, в соответствие с предъявляемыми требованиями, выдача управляющих воздей­
ствий на локальные системы управления электроприводом. В свою очередь сами локальные системы могут включать в себя мини - или микро-ЭВМ, с помощью которых обеспечивается требуемый алго­ритм управления.

Системы управления электроприводами могут быть подразделены на системы с разомкнутой и замкнутой цепью воздействий. В си* стеме с разомкнутой цепью воздействий (разомкнутая система) отсутствует обратная связь, вследствие чего при возникновении отклонения выходной переменной от предписанного ей значения, вызванного тем или иным возмущающим воздействием, сигнал управления иа входе системы остается неизменным. Примером может служить двигатель М, питающийся от преобразователя П и при­водящий в движение механизм, который включает в себя исполни­тельный орган {И О) и кинематическую связь (#С) (рис. 1-2, о). Выходной переменной является обычно скорость нли перемещение И О механизма, что при жесткой связи между двигателем и меха­низмом соответствует скорости нли углу поворота ротора двига­теля. Не исключается, однако, возможность контроля других пере­менных системы, например якорного нли статорного тока, напря­жения илн частоты преобразователя, тока возбуждения двигателя и т. п. Преобразователь П представляет собой источник питання с регулируемым выходом. Для электропривода постоянного тока — это преобразователь переменного тока в постоянный с регулируе­мым выходным напряжением, для привода переменного тока — преобразователь частоты, в котором наряду с частотой может изменяться и напряжение. Изображенные на рис. 1-2, а преобра - вователь, двигатель и механизм составляют силовую часть электро­механической системы, основным назначением которой является преобразование электрической энергии в механическую. На пре­образователь, двигатель и механизм действуют возмущения в виде изменений напряжения питающей сети, изменений момента на­грузки и т. п. Эти возмущения приводят к отклонению выходной координаты от предписанного ей значення, причем значение этого отклонения в статике и характер его в динамике при данном воз­мущении определяются параметрами преобразователя, двигателя и механизма.

В системе с замкнутой цепью воздействий (замкнутая система) управление, действующее на силовую часть, изменяется при откло­нении истинных значений выходных переменных от предписанных, что достигается путем введения обратных связей с выхода системы и а ее входы (рис. 1-2, б). Выходные переменные силовой части системы и механизма Мх измеряются и преобразуются в пропор­циональные им электрические сигналы с помощью измерительно - преобразовательного устройства (ИПУ). В его состав могут входить тахогенератори, измерители положення илн тока, цифроаналоговые нли аналого-цифровые преобразователи и т. д. Сравнение истинных значений управляемых переменных с соответствующими предписан­ными значениями производится на входах регулятора Р. Регул я-
тор и ИПУ образуют управляющую часть системы, назначением которой, таким образом, является получение и обработка инфор­мации о координатах силовой части и выработка на основе этой информации управляющих сигналов, воздействующих на силовую часть с целью обеспечения желаемого характера изменения коор­динат системы.

переменных от предписанных. Этн отклонения представляют собой ошибку системы.

Уменьшение или полное устранение ошибки после завершения

переходного процесса прн управлении может быть достигнуто вве­дением на вход Р дополнительного сигнала, который должен ком­пенсировать сигнал ошибки. Такие системы называют системами с комбинированным управлением или комбинированными (61. При отсутствии возмущений и при стабильных параметрах силовой части электропривода по компенсационному каналу К і (рис. 1-2, в) на вход регулятора Р поступает сигнал, обеспечивающий на его выходе такое выходное напряжение, при котором значение выход­ной переменной точно равно предписанному значению. Однако поскольку компенсационный сигнал не зависит от возмущений, пэследние будут отрабатываться комбинированной системой так же, как обычной системой с регулированием по отклонению.

С целью уменьшения, а в идеальном случае — исключения ошибки прн возмущении, может быть построена система с регули­рованием по возмущению, илн инвариантная система 126]. Принцип построения такой системы поясняет рис. І-2, г. На регулятор через устройство компенсации /С?, обеспечивающее измерение возмуще­ний и придание определенных динамических свойств компенсацион­ным каналам, подаются сигналы, зависящие от возмущающих воз­действий. Теоретически прн правильном выборе передаточных функций компенсационных каналов н точном измерении воздейст­вий можно говорить о полной инвариантности системы к возмуще­ниям, т. е. о полной компенсации влняння возмущений на силовую часть за счет воздействия со стороны регулятора.

Автоматические системы управления электроприводами (АСУ ЭП) могут иметь различные виды управления: 1) стабилизирующее управление, имеющее целью поддержание постоянства управляемой координаты; 2) программное управление, т. е. управление с целью изменения управляемой координаты по закону, определенному за­ранее и заданному программой; 3) следящее управление, т. е. управ­ление с целью изменения управляемой координаты по заранее неизвестному закону.

Приведенная классификация относится, в первую очередь, не к принципу построения системы, а к характеру изменения предпи­санного значения. Задача замкнутой системы сводится к обеспече­нию возможно более точного соответствия истинного значения управляемой координаты предписанному. Однако АСУ ЭП, пред­назначенные для реализации различных видов управления, имеют н свои особенности, что позволяет их делить на системы стабили­зации, системы программного управления и следящие системы.

Системы стабилизации чаще всего являются системами стабили­зации скорости. Имеют распространение и системы стабилизации других параметров технологических процессов, например натяже­ния при перемотке различных полосовых материалов. Хотя фор­мально эти системы тоже относятся к стабилизирующим, структура

и принцип действия их существенно отличаются от структуры и принципа действия систем стабилизации скорости, что дает основа­ние рассматривать их отдельно.

Следящие АСУ ЭП представляют собой системы регулирования положения ИО. Типичным' примером следящей системы может служить система управления антенной установкой, назначением которой является наблюдение за летящим объектом, характер движения которого заранее неизвестен.

Программные АСУ ЭП обычно тоже управляют положением И О, которое должно изменяться по заданной программе. Различие в принципах построения систем программного управления в зна­чительной степени определяется различием формы задания про­граммы. Наибольшее распространение в настоящее время имеют числовые системы программного управления, где программоноси­телем могут быть магнитные ленты или диски, перфокарты или перфоленты. Однако программа может быть задана и иначе: напри­мер, в копировальных металлорежущих станках программа за­дается в виде модели изделия. Задача АСУ ЭП а этом случае сво­дится к тому, чтобы реализовать движение режущего инструмента, обеспечивающее повторение в изделии формы модели.

Осуществление целей управления может затрудняться измене­нием в процессе работы системы ее параметров или внешних усло­вий. В этом случае стоит задача построения системы, которая будет приспосабливаться к изменяющимся условиям работы, т. е. адап­тивной системы. В адаптивной системе производится перенастройка параметров или структуры регуляторов таким образом, чтобы обес­печить оптимальные условия работы замкнутой системы во всем диапазоне изменений параметров. По способу организации процесса адаптации системы могут выполняться как поисковые и беспоиско - вые, т. е. с автоматическим поиском оптимальных условий рабо і ы и без него. Кроме того, по уровню адаптации системы разделяются и а самонастраивающиеся, в которых на основе динамических характеристик объектов или системы н информации о параметрах внешних воздействий, получаемой в процессе работы, осуществ­ляется изменение параметров регуляторов, и самоорганизующиеся, в которых на основе текущей информации о состоянии объекта происходит формирование алгоритма управления и изменение не только параметров регуляторов, но и их структуры.