Башарин А. В., Новиков В. А., Соколовский Г. Г. Управление электроприводами: Учебное пособие для вузов.— Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1982. — 392 с, ил.

Башарин А. В., Новиков В. А., Соколовский Г. Г. Управление электроприводами: Учебное пособие для вузов.— Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1982. — 392 с, ил.

Пароль к архиву:bamper.info
Прямая ссылка:Скачать

Рассмотрены принципы построения автоматических систем управления электроприводами Дано математическое описание двигателей, преобразовагелей к других типовых узлов как элементов АСУ Рассмотрены типовые системы стабилизации скорости, программные и следящие системы управления электроприводом, а также системы регулирования токл, момента н других параметров Изложены четоды расчета и освещены вопросы машинного проектирования систем управления электроприводом
Книга предназначена в качестве учебного пособия для студентов специальности «Электропривод я автоматизация промышленных установок». Она может быть полезна студентам других специальностей а также инженерам н Научным сотрудникам, занятые разработкой, исследованием и эксплуатацией АСУ электроприводами.
 
ПРЕДИСЛОВИЕ
Бурный технический прогресс в области электротехники и электроники, наблюдающийся в последние годы, привел к существенным изменениям в теории и практике электрического привода. Эти изменения прежде всего касаются создания новой элементной базы и технических средств автоматизации, быстрого расширения областей и объемов применения регулируемого электропривода, который преимущественно реализуется в виде тиристорного электропривода постоянного и переменного тока. Существенные изменения произошли также в развитии автоматических систем управления электроприводами. Эти системы характеризуются преимущественным использованием принципов подчиненного регулирования, расширением практического применения адаптивного управления, развитием работ но векторным принципам управления электроприводами с двигателями переменного тока, применением аналоговых и цифр оан а лотовых систем управления на базе интегральных микросхем. Все шире используются управляющие вычислительные машины различных уровней, развиваются работы по прямому цифровому управлению электроприводами и др.
Учитывая современное состояние и перспективы развития автоматических систем управления электроприводами, авторы сочли целесообразным отойти от традиционного построения учебных пособий по системам управления электроприводами, сосредоточив основное внимание на теории, принципах построения и методах расчета современных автоматических систем управления тиристор-ными электроприводами. В книге не затрагиваются вопросы, относящиеся к системам управления с релейно-контакторным управлением и логическими элементами и к системам управления электроприводами с электромашинными и магнитными усилителями.
Не рассматриваются также принципы построения систем управления синхронными электродвигателями, так как вопросы теории и практики этих систем пока не установились.
Книга содержит одиннадцать глав. В гл. 1 излагаются основные принципы построения автоматических систем управления электроприводами в свете современного состояния теории и методов математического описания систем управления. В гл. 2—8 рассматриваются системы управления электроприводами постоянного и переменного тока, в гл. 9 — вопросы адаптации в автоматических системах упрааления электроприводами. В гл. 10 рассмотрены принципы моделирования систем управления электроприводами на АВМ и ЦВМ, а в гл. II — применение ЦВМ для решения задач синтеза.
 
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие...............3
Глава первая. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ ......................... 5
1-1. Задачи и принципы управления координатами электропривода .... —
1-1-1. Основные цели автоматического управления электроприводами. Классификация систем управления.............., —
1-1-2. Общий подход к проектированию АСУ ЭП . , ,....... 9
1-2. Математическое описание АСУ ЭП................... 11
1-2-1. Математическое описание нелинейных АСУ ЭП и их линеаризация .......................
1-2-2. Формы математического описания линеаризованных АСУ ЭП 15
1^3. Стандартные настройки и их применение........,....... 17
1-3-1. Стандартные иастройкк простейших контуров....
1-3-2. Настройка контуров при наличии нелинейностей....... 21
1-3-3- Одноконтурная система. Понижение расчетного порядка системы .................................. 23
1-3-4. Ограничение промежуточных координат. Принцип подчиненного регулирования......................... 26
1-3-5. Реализация передаточных функций регуляторов, выполненных на операционных усилителях.................. 30
1*4. Восстановление переменных состояния объекта управления с помощью наблюдающих устройств......................... 33
1-4-1. Принцип построения наблюдающего устройства полного порядка ...............,.................. —
1-4-2. Редуцированный наблюдатель . , ,...... 36
Глава вторая. АВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА ................. 38
2-1. Двигатель постоянного тока и тиристорный преобразователь как основные элементы силовой части....................... • — 'V
2-1-1. Математическое описание двигателя постоянного тока независимого возбуждения при управлении напряжением иа якоре и потоком возбуждения .......\ , —
2-1-2. Линеаризованная структурная схема двигателя независимого возбуждения............................ 40
2-1-3. Нереверсивный ТП, работающий на двигатель, при непрерывном токе.......................-...... 42
2-1-4. Статические характеристики нереверсивного преобразователи при наличии прерывистых токов ................ 47
2-1-5. Реверсивный ТП......................... 50
2-1-6. Динамические свойства тиристорного электропривода..... 52
2-2. Типовые структуры автоматических систем управления скоростью электропривода.............................. 53
2-2-1. Одноконтурная система управления скоростью путем воздействия на напряжение якоря при постоянном потоке возбуждения ................................. —
2-2-2. Управление электроприводом в системе с подчиненным токовым контуром.............................. 59
2-2*3. Система двухзонного регулирования скорости электропривода 64
2-2-4. Компенсация нелинейностей, связанных с дву хзонным регулированием ........ ,..................... 72
2-3. Некоторые особенности построения систем управления электроприводами, связанные со свойствами тнрнсторного преобразователя как . элемента системы............................. 74
2-3-1. Ограничение якорного тока в переходных процессах .... —
2-3-2. Регулирование уравнительного тока в тиристорном электроприводе при совместном управлении группами реверсивного 777 77
2-3-3, Линеаризация характеристик токового контура при использовании 777 с раздельным управлением группами тиристоров 79
Глава третья. АВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА................; 82
3-1. Двигатели переменного тока как элементы АСУ ........... 84
3-1-К Математическое описание асинхронного электродвигателя при управлении частотой я напряжением статора......... —
3-1-2. Математическое описание асинхронного электродвигателя при управлении со стороны ротора ................ . 94
3-2. Тиристорные преобразователи, работающие на электродвигателе переменного тока, как элементы АСУ ................. 97
3-2-1. ТП частоты со звеном постоянного тока............ —
3-2-2. ТП частоты с непосредственной связью ............ 103
3-2-3. ТП в роторных цепях асинхронных электродвигателей .... 104
3-3. Автоматические системы управления скоростью асинхронных коротко-замкнутых электродвигателей...................... 107
3-3*1. Частотное управление электродвигателями в статических режимах.............................. —
3-3-2. Системы частотного управления с функциональными преобразователями координат .............,........ 110
3-3-3. Системы частотного управления с обратными связями по ЭДС статора, скорости двигателя, скорости и току двигателя ... 113
3-3-4. Системы частотно-токового управления............. 116
3-3-5. Система векторного управления ..............., 119
3-4. Автоматические системы управления скоростью асинхронных электродвигателей с фазным ротором...................... 125
3-4-1. Система управления с введением добавочной ЭДС в роторную цепь................................ —
3-4-2. Система управления с воздействием на добавочное сопротивление в роторной, цепи..................... 127
3-4-3. Система управлении с воздействием иа напряжение статора . 130
Глава четвертая. УПРАВЛЕНИЕ СКОРОСТЬЮ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПРИ УПРУГОЙ СВЯЗИ ДВИГАТЕЛЯ С МЕХАНИЗМОМ........... 131
4_1. Обобщенная структура силовой части электромеханической системы —
4-1-1. Математическое описание упруговязкого объекта....... —
4-Í-2. Двухмассовая упруговязкая система «двигатель—механизм». Расчет параметров упругих колебаний............. 138
4-2. Управление скоростью электропривода двухмассового упруговязкого механизма в системе с подчиненным токовым Контуром....... 143
4-2-1. Влияние упругости на работу системы управления электроприводом с подчиненным токовым контуром.......... —
4-2-2. Настройка контура скорости системы подчиненного регулирования с упругостью...................... 147
Некоторые способы коррекции системы подчиненного регулирования с упругостью при малых коэффициентах соотношения масс ................................ 154
4-2-4. Наблюдатель ь системе управления скоростью с подчиненным токовьы контуром........., . , . ,........... 157
Глава пятая. СТАБИЛИЗИРУЮЩИЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ . . 161
5-1. Задачи стабилизации скорости электроприводов............ —
5-1-1. Классификация ССС...................... —
5-1-2. Системы обработки информации о параметрах движения .... 163
5-1-3. Оптимизация систем стабилизации скорости с учетом регулярных и случайных составляющих возмущений и помех .... 169
5-2. Системы стабилизации скорости одкодвигательных электроприводов 175
5-2-1. Аналоговые ССС......................... —
5-2-2. Цифроаналоговые и цифровые ССС точных электроприводов 176
5-2-3. Импульсно-фазовые системы стабилизации скорости высокоточных электроприводов..................... 181
5-3. Системы стабилизации скорости многодвигательных электроприводов 166
5-3-1. Характеристика промышленных установок с многодвигательными электроприводами ....................» —
5-3-2. Системы управления скоростью и соотношением скоростей взаимосвязанных многодвигательных электроприводов .... 190
5-3-3. Цифроаналоговые и цифровые системы управления скоростью и соотношением скоростей рзаимосвязанных многодвигзтельных электроприводов....................... 197
Глава шестая. АВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ МЕХАНИЗМА......... 199
6-1. Принцип построения системы управления положением ....... —
6-2, Система управления положением механизма в режиме позиционирования .................................... 203
6-2-1. Настройка в режиме малых перемещений........... —
6-2-2. Позиционная система при отработке средних и больших перемещений. Реализация требуемого закона перемещения . . . . 205
6-2-3. Параболический регулятор положения............ 208
6-3. Система управления положением механизма в режиме слежения ... 210
6-3-1. Задача следящего управления Ошибки при отработке управляющего воздействия....................... —
6-3-2. Повышение точности отработки управляющего воздействия за счет применения комбинированного направления...... 212
6-3-3. Двух канальные следящие электроприводы........... 216
6-3-4. Ошибки системы при основном возмущении и пути нк уменьшения ...................... 220
6-4. Влияние некоторых особенностей механизма на работу следящего электропривода.................... 224
6-4-[. Сухое трение и компенсация его влияния........... —
6-4-2. Электромеханическая выборка зазора в следящем электроприводе .............................. ^26
6-4-3. Настройка контура положения в системе с упругостью . . . . 230
Глава седьмая. ПРОГРАММНЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ . , 232
7*1. Общие сведения о программном управлении.......
7-1-1. Классификация систем программного улраоления...
7-1-2. Общая структура систем ЧПУ ................. 234
7-2. Формирование законов управления АСУ ЭП в системах ЧПУ .... 235
7-2-1. Подготовка числовых программ на основании геометрической и технологической информации................. —
7-2-2. Кодирование и воспроизведение числовой программной информации ............................... 2°8
7-2-3. Интерполяторы.......................... 240
7-3. Программные системы управления электроприводом с шаговыми двигателями................................ 245
7-3-1. Основные характеристики шагового двигателя......... —
7-3-2. Управление шаговым электроприводом............. 249
7-4. Программные АСУ ЭП, замкнутые по положению исполнительного органа................................... 251
7-4-1. Датчики положения в программных АСУ ЭП......... —
7-4-2. Программная АСУ ЭПс импульсным датчиком и преобразователем «код—напряжение»...................... 255
7-4-3. Импульсно-фазовая программная АСУ ЭП........... 259
7-4-4. Программная АСУ ЭП с фазовым датчиком, работающим в амплитудном режиме....................... 262
7-4-5. Позиционная система программного управления........ 266
7-5. Система программного управления с управляющей вычислительной машиной .................................. 271
7-5-1 Принципы работы и основные функции устройства ЧПУ с УВМ —
7-5-2 Программная АСУ ЭП для многокоординатной установки . . , 276
Глава восьмая. АВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИМИ РЕГУЛИРОВАНИЕ НАТЯЖЕНИЯ ПЕРЕМАТЫВАЕМОГО МАТЕРИАЛА ... 278
8-1. Задачи управления электроприводами, осуществляющими регулирование натяжения............................., —
8-1-1. Прямые и косвенные методы измерения натяжения посредством измерения усилия, момента и мощности
8-1-2. Задача поддержания натяжения в процессе разгона и торможения ........................ 281
8-2. Типовые структуры автоматических систем управления электроприводом, обеспечивающие стабилизацию натяжения............ 283
8-2-1. Автоматическая система управления электроприводом с регулированием мощности................
8-2-2. Автоматическая система регулирования натяжения с поддержанием тока якоря ......................... 235
8-2-3. Система двухзонного управления электроприводом наматывающего устройства . 290
Глава девятая. АДАПТАЦИЯ В АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ . , 293
9-1. Основные положения по организации адаптивных систем управления электроприводами ........................ ..... _
9-1-1. Задачи управления нестационарными системами электроприводов и механизмов
9-1-2. Определение частотных и временных характеристик 295
9-1-3. Адаптивные наблюдающие устройства идентификации . . 288
9-2. Беспоисковые адаптивные системы управления электроприводами . . . 299
9-2-1. Эталонные модели в беспонсковых адаптивных системах управления .............................300
9-2-2. Адаптивные системы управления со стабилизацией частотных и временных характеристик................... 301
9-2-3. Адаптивные системы управления, построенные на сравнении высокочастотных и низкочастотных составляющих сигналов , 303
9-2-4. Адаптивные системы управления с переключающейся структурой регуляторов.......................... 306
9-2-5. Адаптивные системы управления с наблюдающими устройствами идентификации...........,.............., 310
9-3. Поисковые адаптивные системы управления электроприводами . , , 314
9-3-1. Особенности поисковых систем управления .......... —
9*3-2, Организация движений к экстремуму в поисковых адаптивных системах управления..................... 315
9-3-3. Адаптивная система управления высокоточным электроприводом с минимизацией среднеквадратичной ошибки....... 320
Глава десятая. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ............. 325
10-1. Общие сведения о системах автоматизированного проектирования —
10-2. Основные этапы н методы моделирования автоматических систем управления на АВМ.......................... 327
10-3- Эффективность использования структурной схемы в качестве исходного математического описания моделируемой системы....... 329
10-4. Преобразование исходной структурной схемы .......... 330
10-4-1. Преобразования, связанные с устранением идеальных дифференцирующих звеньев..................... 332
10-4-2. Детализация звеньев со сложными передаточными функциями 334
10-4-3. Преобразования, направленные на исключение нежелательных связей............................... 335
10-5. Составление структурной схемы модели « определение ее параметров —
10-5-1. Составление структурной схемы модели по детализированной структурной схеме системы...................
10-5-2. Определение параметров структурной схемы модели .... 341
10-6. Алгоритмы численных методов моделирования систем управления на ЦВМ................................. 347
10-6-1. Метод Эйлера (метод ломаных)................. 349
10-6-2. Усовершенствованный метод Эйлера—Коши с итерациями
10-6-3. Метод Рунге—Кутта (четвертого порядка)..........
10-6-4. Метод А. В. Башарина..................... 350
10-7. Математическое моделирование систем управления на ЦВМ ... 351
10-7-1. Алгоритм без итераций (первое приближение)........ 352
10-7-2- Алгоритм с итерациями (вгарое приближение)........ 355
10-7-3. Стандартная н рабочая части алгоритма........... 358
Глава, одиннадцатая. СИНТЕЗ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ ............362
Общие соображения о синтезе АСУ ЭП с применением ЭВМ
11-2. Синтез автоматических систем управления электроприводами на ЦВМ 364 2-2-1. Инверсные уравнения для основных составляющих обобщенного алгоритма синтеза..................... 365
11-2-2. Обобщенный алгоритм синтеза нелинейных систем управления электроприводами........................ 367
11-2-3. Организация процедуры вычислений.............. 372
11-3 Примеры решения трех основных задач синтеза системы автоматического управления........................... 375
11-3-l. Задача первая—функциональный синтез .......... 376
11-3-2 Задача вторая—структрно-параметрический синтез .... 379
11-3-3. Задача третья — параметрический синтез........... 381
Сгисок литературы ...............................383
Предметный указатель................*.............385

...

Похожие книги: