Системы регулирования положения представляют собой класс систем с чрезвычайно широким диапазоном назначений. Онн нахо­дят применение в различных промышленных установках и роботах в качестве систем наведения антени, оптических телескопов, и ра­ди от елее коп ов, для стабилизации различных платформ в условиях качки оснований, на которых монтируются эти платформы, и т. д. Мощность исполнительных двигателей составляет от единиц и десятков ватт до десятков и сотен киловатт, нх питание осущест­вляется от электромашинных, тиристорных преобразователей или транзисторных усилителен мощности. Большую группу приводов с регулированием положения составляют гидравлические и пнев­матические приводы, которые здесь не рассматриваются.

Контроль положения осуществляется с помощью датчиков, которые в аналоговой нлн дискретной форме дают информацию о перемещении рабочего органа механизма на протяжении всего пути. В качестве датчиков используются сельсины, вращающиеся трансформаторы, индуктоенны, импульсные и цифровые датчики и др.

В большинстве случаев мощные промышленные системы управ­ления положением строятся сегодня по принципам подчиненного регулирования прн пнтаиии двигателей постоянного тока от ТП. При этом внутренние контуры тока и скорости выполняются, как это было описано в п. 2-2-2, и к ним добавляется цифровой нли аналоговый контур регулирования положения. На рис. 6-1 пока­зана схема системы управления положением, в которой при пере­ключении переключателя П может быть осуществлено замыкание аналогового или цифрового внешнего контура.

В первом случае измерительным элементом являются сельсины, работающие в трансформаторном режиме. Сельсин-приемник (СП) связан с исполнительным органом (ИО), который приводится двигателем М через редуктор Рд. Подача иа вход управляющего воздействия, которым является поворот сельсин а-датчика (СД) на некоторый угол фу относительно согласованного с сельсином - приемником положения, вызывает появление на его однофазной обмотке напряжения переменного тока «сс. д, значение которого определяется значением угла рассогласования, а фаза — направ­лением поворота относительно согласованного положення, т. е. зна­ком угла. С помощью фазочувствительного выпрямителя (ФВЧ) это напряжение выпрямляется, причем полярность напряже - иия олределяется знаком рассогласования. Напряжение,

появившееся на выходе регулятора положения (РЯ), воздействует иа вход контура скорости, п двигатель вращается, отрабатызая рассогласование до тех пор, пока ие установится равенство ф — фу.

Параметрами, характеризующими неизменяемую часть контура положения, являются передаточное число редуктора і* коэффи­циент передачи пары сельсинов ku, связывающий напряжение на выходе СД с угловым рассогласованием 6ф, и передаточный коэффициент фазочувствительного выпрямителя &фЧ.„. Хотя за­висимость иісіД = /(бф) имеет синусоидальный характер, можно считать, что! fecc ^ const, так как уже при сравнительно неболь­ших значениях напряжения «сс. д регулятор положения ограничи­вается, т, е. замкнутому контуру положения соответствует работа в начальной, близкой к линейной части синусоиды.

В ряде случаев для повышения точности работы при малых рассогласованиях система снабжается датчиками грубого н точного отсчетов. В этом случае в диапазоне малых углов рассогласования работает система точного отсчета, в которой датчик соединен с ва­лом ИО через повышающий редуктор, а прн больших рассогласо­ваниях контроль положения осуществляется дат ЧИ к Oil грубого отсчета, непосредственно связанным с исполнительным валом.

При ограничении выходного напряжения РП значением Vp_r_,0Tft максимальная скорость двигателя не превышает номинального значения сон.

В цифровом контуре положения измерительным элементом является дискретный датчик обратной связи (ДОС). С помощью схемы преобразования (СП) с него снимается сигнал в двоичной коде, благодаря чему датчик вместе со схемой преобразования пред­ставляет собой преобразователь «угол — код» (ПУК) или пре­образователь «линейное перемещение — код». Вычислительное уст­ройство (ВУ)у сравнивая полученные в цифровой форме предписан­ное значение (задание) н истинное значение, определяет код ошибки, а также вырабатывает в цифровой форме корректирующий сигнал (например, интеграл или производную от ошибки) и преобразует результат вычислений в напряжение, действующее на вход кон­тура скорости.

Одним из наиболее перспективных направлений прн создании цифровых систем управления положением является применение упр. івляющих цифровых вычислительных машин (ЦВМ). Характер связи ЦВМ с системой управлення приводом может быть различ­ным.

По принципу действия ЦВМ выполняет необходимые математи­ческие операции в течение определенного времени, называемого периодом дискретности. Если на ЦВМ возложено решение боль­шого круга сложных задач по управлению всем технологическим процессом и рассматриваемая система управления положением явл^епся одной из многих локальных систем, то период дискрет­ности не может быть сделан достаточно малым и использование ЦВМ в контуре регулирования оказывается нерациональным. Тогда си­стема управления положением выполняется как автономная. За­дачей ЦВМ в этом случае является выработка предписанного значения перемещения в цифровом виде.

В неавтономной системе ЦВМ включается в контур регулиро­вания и задачи, выполняемые в автономией системе В У, возла­гаются на ЦВМ.

В цифровом контуре регулирования значение величины, полу­ченное в результате математических действий, выполненных в тече­ние данного периода дискретности, обычно остается неизменным и в последующий период дискретности. Таким образом происхо­дит процесс квантования по времени, представляющий собой про­цесс превращения непрерывной функции времени в ступенчатую. Кроме того» цифровое представление величин характеризуется тем, что возможна фиксация не любых значений величины, а ряда значений, отличающихся друг от друга на единицу младшего разряда. Так происходит квантование по уровню. Сочетание этих особенностей приводит к тому, что цифровой контур представляет собой нелинейную дискретную систему [71.

В общем случае структуру цифровой системы регулирования положения можно представить в виде рис. 6-2, а [32]. Цифровые

корректирующие устройства ЦКУІ и ЦКУ2 обрабатывают инфор­мацию соответственно в ЦВМ н ВУ, реализуя принятые законы управления. Звенья постоянного запаздывания е~Хір, е~ХіР, учитывают время, затрачиваемое ЦВМ, ВУ и ПУК на обработку информации. Эффект квантования по времени учитывается вве­дением импульсных элементов (ключи), имеющих периоды дискрет­ности Ту, Т2, Т3. Эффект квантования по уровню отображается нелинейными элементами НЭ1, НЭ2, НЭЗ, имеющими релейную характеристику с числом ступеней п = 2й—1, где а — число используемых двоичных разрядов. Экстраполятор Э преобразует дискретный сигнал в непрерывный. Если применен экстраполятор нулевого порядка, то его задача состоит в запоминании информа­ции в течение времени, равного периоду дискретности 7V Переда­точная функция его в этом случае есть

,— ТгР

(Г(р)=! е

Выходное напряжение екстраполятора воздействует на ана­логовую неизменяемую часть контура положения с передаточной функцией WH4> (р).

43-

■в

Рис. 6-2

Рассмотренная структурная схема автономной системы в боль­шинстве случаев может быть значительно упрощена. На рис. 6-2, б изображена схема, в которой не учтено квантование по уровню. Кроме того, считается, что периоды дискретности Т% и Ts равны между собой и значительно меньше периода дискретности Тг. Синтез автономной системы регулирования положения в этом слу­чае может быть осуществлен методами, разработанными для непре­рывных систем.

^Сказавное позволяет, ограничиваясь рассмотрением автоном­ной системы, оперировать с передаточными функциями аналогового

КОНТУрЯ положения, имея В ВИДУ, ЧТО вместо ^(я^ф. ч.в надо ПОЛЬ" зоваться коэффициентом, характеризующим крутизну характе - ристикн В У совместно с ПУК в вольтах на радиан.