Рассмотрение принципов синтеза регуляторов скорости начнем с однократной системы регулирования скорости.
Однократная САР скорости выполняется в виде замкнутой системы с регулированием по отклонению. Для ее построения на базе САР тока необходимы дополнительные элементы: регулятор скорости PC, датчик скорости ДС и командное устройство, которое формирует сигнал задания скорости uзс. Регулятор скорости формирует задание uзт для подчиненной ему системы peгулирования тока якоря. Таким образом, для регулирования скорости используется двухконтурная система, содержащая внутренний контур регулирования тока якоря и внешний контур регулирования скорости.
Синтез регулятора скорости производится по стандартной методике на основе математической модели данной САР. Для расчета параметров регулятора удобно использовать следующую упрощенную расчетную схему (рис. 4.16), на которой подчиненная регулятору скорости система регулирования тока якоря представлена эквивалентным звеном с передаточной функцией Фi(р). Звено объекта в контуре скорости имеет передаточную функцию по управлению
.
В первом рассмотрении датчик скорости считается идеальным, т.е. передаточная функция датчика Dω(p) = 1.
Действующее на звено объекта внешнее возмущение mc в первом рассмотрении не учитывается.
Рис. 4.16. Расчетная схема однократной САР скорости
Согласно стандартной методике передаточная функция регулятора скорости
,
где Тω =2Тi = 4Тμ – постоянная интегрирования, выбираемая по условию настройки САР на модульный оптимум.
В итоге получаем пропорциональный регулятор скорости с передаточной функцией
.
Полученное выражение справедливо при условиях, когда kдт = 1 и kдс =1. В более общем случае передаточная функция РС равна
.
Итак, применение стандартной методики синтеза приводит нас к регулятору скорости П – типа , что и отражено на приведенной выше функциональной схеме САР . Дальнейшая задача заключается в оценке свойств системы при отработке не только управляющих воздействий, но и внешних возмущений, не учтенных при синтезе регулятора скорости.
В заключение поясним происхождение термина однократно-интегрирующая САР, используемого в технической литературе для обозначения рассматриваемых САР скорости [3]. Этот термин связан с видом результирующей передаточной функции разомкнутой САР скорости
.
Как видно из приведенного выражения результирующая передаточная функция разомкнутой САР содержит одно интегрирующее звено с постоянной интегрирования Тμ и одно оптимально демпфированное звено второго порядка. В связи с этим системы данного типа называют однократно-интегрирующими. Как известно из теории автоматического регулирования, при наличии в разомкнутой структуре только одного чисто интегрирующего звена система в замкнутом состоянии обладает астатизмом первого порядка по задающему воздействию. Это означает, что при постоянном значении задания и единичной обратной связи такие системы отрабатывают это задание с нулевой установившейся ошибкой.
Рассмотрим подробнее реакции САР скорости на задающее и возмущающее воздействия.
Вначале рассмотрим реакцию САР на задающее воздействие типа скачка, при этом полагаем, что возмущающее воздействие mс равно нулю. Кроме того, считаем, что система функционирует в линейной зоне действия регуляторов.
Передаточные функции САР по управляющему воздействию по скорости и электромагнитному моменту будут иметь вид соответственно:
(4.28)
(4.29)
Аналитическое решение задачи во временной области соответ
