В импульсно-фазовых ССС могут быть получены наибольшие точ­ности стабилизации скорости электроприводов. В таких системах целесообразно применять безредукториые электроприводы, регули­рование скорости которых производится с помощью широтно­импульсных преобразователей.

Схема одного из вариантов нмпульсио-фазовой ССС электро­привода постоянного тока показана на рис. 5-Ю. Задание скорости производится в внде числа Аг3, которое преобразуется в преобразо­вателе «код—частота» (ПКЧ) в частоту задания f3. Точность частоты задания определяется точностью формирования частоты f0 в генера­торе эталонной частоты (ГЭЧ). Последовательности импульсов частоты задания н частоты импульсного датчика скорости (ИДС) fi. с поступают в фазовый дискриминатор (ФД). Если последова­тельности импульсов частот f3 и }а-й синхронизированы, то на выходе ФД формируется сигнал, пропорциональный текущему фазовому сдвигу на интервале Т3 = 1//3 каждого импульса ИДС относитель­но каждого импульса задания, т. е. происходит контроль текущего положения электропривода относительно заданного значения.

Внешним контуром системы управления является контур регу­лирования текущего положения. Кроме ФД он включает в себя регулятор положения (РП), замкнутый контур регулирования тока якоря двигателя, механическую часть системы электропривода. Контур регулирования тока якоря двигателя является внутреи - ним контуром системы управления.

ш

Ичпульсио фазовая ССС имеет также дополнительный контур автоматической синхронизации, с помощью которого осуществля­ется переход электропривода с одной скорости на другую при изме иенин задания В таком режиме последовательности импульсов частоты задания н датчика не синхронизированы.

В зависимости от режима работы системы с помощью аналоговых ключей, выполненных иа транзисторах 77— ТЗ. автоматически организуется одна из двух автономных структур системы, В син­хронном режиме на вход регулятора тока {РТ) поступает сигнал с выхода РП и реализуется нмпульсно-фазовая система, замкнутая по угловому положению с помощью ФД. При изменении задания и а скорость, а также при пуске и торможении электропривода от­ключается РП и на вход РТ поступает положительный или отрица­тельный сигнал задания максимально допустимого тока двигателя Uа і «акс» соответствующий допустимому значению движущего или тормозного момента двигателя. Управление ключами производится в контуре автоматической синхронизации, включающем в себя частотный дискриминатор (ЧД) и нелинейный логический блок (НЛБ)

Следует отметить, что два указанных выше режима работы ССС могут быть совмещены в одной структуре Одиако важным преиму­ществом разделения структур является возможность оптимизации ССС в режиме синхронного движения по минимуму динамической ошибки независимо от условий синхронизации системы. Переход­ные процессы в режиме синхронизации могут формироваться путем коррекции контура автоматической синхронизации, не изменяя при этом у с 10вий оптимизации основной структуры.

Частотный дискриминатор содержит два преобразователя «час­тота—напряжение» (.ПЧН1 и ПЧН2) н суммирующий усилитель. Выходной сигнал усилителя, пропорциональный разкости частот &Ї = /, — / д с, поступает и а входы нелинейных элементов НЭ1 и НЭ2. Если t[ !> 0, то формируется сигнал £Л; если Д/ С 0, то С/л. Соот­ветственно на вход РТ будут поступать сигналы + U3 т макс или — ил f В режиме синхронизации при нулевых сигналах fy2 или £/, на вы коде логической схемы ИЛИ — НЕ формируется сиг­нал Uі и на вход РТ будет поступать сигнал с выхода РЛ. Зона нечувствительности нелинейных элементов определяется частотной полосой захвата фазовой системы управлення которая опреде­ляется максимальным скачком частот на входе ФД, при котором система управления, замкнутая по положению, автоматически втя­гивается в синхронизм

При нарушении условий синхронизации последовательностей импульсов частот f3 и мгновенные фазовые рассогласования могут принимать значения, существенно превосходящие протяжен­ность линейного участка характеристики вход — выход ФД. При этом возникает режим биений. Способность системы переходить 07 режима биений к режиму синхронного движения характеризует Устойчивость процесса синхронизации. Эта устойчивость определя­

ется динамическими характеристиками системы, ограничением ко­ординат, значением и характером момента сопротивлений и скачком частот иа входе ФД. Чем больше полоса захвата системы, тем выше ее устойчивость. При больших рассогласованиях частот /3 и /д с фазовая система теряет устойчивость и необходимо подключение контура автоматической синхронизации.

Импульс и о-фазова я ССС электроприводом совместно с контуром автоматической синхронизации представляет собой систему с пере­менной структурой. Структурная схема ССС в режиме синхронного движения имеет вид, показанный на рис. 5-11- На схеме приняты следующие обозначения: (р), WP, T (р) —передаточные функ­

ции регуляторов положения и тока; &ф. д, knpj k„ T — передаточные коэффициенты ФД, широтно-импульсного преобразователя и дат­чика тока; /2 = А + Л — суммарный момент инерции; Jlt У2 — моменты инерции двигателя и механизма; 7V, —постоянная

времени упругих механических колебаний и коэффициент внутрен­него демпфирования; рф> р/ — уровни шумов измерения углового положения и тока якоря; рф>л, ря — уровень помех ФД и суммарное возмущение от источника питания преобразователя и от коммута­ционных процессов в электродвигателе; Ма, Мсі — возмущения в виде изменений моментов сопротивлений двигателя и механизма; у' — коэффициент соотношения моментов инерции, у' — Л/(/А + + J а)-

Механическую часть ССС можно рассматривать как двухмас­совую систему, преобразованную для случая пренебрежения обрат­ной связью по противо-ЭДС двигателя. На структурной схеме учи­тываются также ограничения значений напряжений фазового дискриминатора, регулятора положения и преобразователя.

Оценка динамической точности ССС в режиме синхронизации может быть выполнена по мгновенному фазовому отклонению выход­ной координаты Дф (*) относительно текущего заданного значения

ЭТОЙ координаты ф3 (рис. 5-12, я, б)

Аф (0 = Фэ(0 —Ф(0*

Точность задания ф3 (0 определяется точностью задания частоты f Прн использовании высокостабильных ГЭЧ ф3 (0 приближенно соответствует заданию идеального равномерного движения. Пред­полагается при этом, что в ССС юср^2я/з и помехи от квантования сигналов несущественны.

Мгновенные отклонения скорости Дю (t) от заданного значения (i)3 =з f9 определяются в результате дифференцирования текущих значений Дф (*).

Регуляторы тока и положения могут быть выбраны соответствен - во пропорционально-интегральным и пропорционально-иитеграль - но-диффереицнальным, исходя из условия получения нормирован­ного вида частотных характеристик системы. Минимизация динами­ческой ошибки системы с учетом характеристик возмущающих воздействий, помех измерения н ограничений координат может бы і ь выполнена методом синтеза многомерной системы, который изло­жен в п. 5-1-3.

При использовании широтно-импульсных преобразователей на высокой частоте коммутации можно рассматривать преобразователь безынерционным. В этом случае нормированные передаточные функ­ции разомкнутых контуров регулирования тока и положения могут Сыть записаны в виде

ъ(р)=^

m (ns (V+WW+I]___________________________

Tip* (7V>+ 1) (TJp*+26Mryp+1) *

где 7 — 7^ — постоянные времени, характеризующие нормирован­ный вид передаточных функций и зависящие от параметров регуля­торов тока и положения.

При параметрическом синтезе ССС в качестве варьируемых Параметров принимаются постоянные времени Т1 — Т4 н передаточ - Ы>1 коэффициент Аф. д.

Для контура автоматической синхронизации весь процесс пуска или перехода с одной заданной скорости на другую может быть разделен на три участка. На первом участке, характеризующемся

временем запаздывания /зп, преодоле­вается зоиа нечувствительности НЛБ. На втором — tpa3 — происходит раз - гои или торможение при постоянном токе якоря. Третий участок соответ­ствует колебаниям скорости относи­тельно некоторого центра колебаний. Оптимальным условием работы кон­тора автоматической синхронизации является условие введения системы в синхронный режим пссле первого достижения установившегося значе­ния скорости. Соответствующий этому сличаю переходный процесс прн переходе скорости с одного заданного значения иа другое по­казан на рис. 5-13.