Материал: fomin-n-v-sistemy-upravlenija-elekt-437151079-unlocked

Для схемы, представленной на рис.В.7, справедливо следующее уравнение (с учетом фильтрации выходного напряжения датчика момента нагрузки):

R2 / R1 =1; R2C1 = Tд ; R2C2 = Tф .

Недостатком схемы датчика измерения нагрузки (рис.В.7) является необходимость прямого дифференцирования сигнала обратной связи по скорости. Т. к. в выходном напряжении тахогенератора присутствуют высокочастотные помехи от оборотных, зубцовых, полюсных и коллекторных пульсаций, то на выходе датчика момента произойдет значительное усиление сигнала помехи из – за дифференцирования сигала обратной связи по скорости. Для снижения действия помехи необходимо выполнить фильтрацию выходного напряжения датчика момента, подключив в цепь обратной связи операционного усилителя

конденсатор C2 . В этом случае передаточная функция датчика момента нагрузки будет иметь вид:

На практике реализацию датчика момента нагрузки выполняют заменой операции прямого дифференцирования на операции интегрирования или фильтрации сигнала и дальнейшего их структурного преобразования. На рис.В.8,а показана структурная схема получения операции неявного дифференцирования сигнала путем интегрирования выходного сигнала в цепи отрицательной обратной связи и последующего усиления результирующего сигнала. При этом передаточная функция замкнутого контура примет вид:

331

т.е. получили передаточную функцию дифференцирующего звена с фильтрацией. Коэффициент передачи kу выбирается таким образом,

чтобы обеспечить необходимое быстродействие при достаточной фильтрации входного сигнала.

1

Tдp

Woc (p)

а)

АП

б)

Рис.В.8. Структурные схемы датчика с неявным дифференцированием

Для датчика момента нагрузки больше подходит структурная схема, представленная на рис.В.8,б, основанная на фильтрации

напряжения обратной связи по скорости uос и последующего его

вычитания из выходного сигнала апериодического звена А. Напряжение с выхода апериодического звена А определяется следующим выражением:

332

С учетом (В.20) и (В.23) передаточная функция датчика момента нагрузки при kу =1 примет вид:

т.е. получили инерционный датчик с постоянной времени, равной постоянной времени канала дифференцирования Тд .

Принципиальная электрическая схема датчика момента нагрузки при реализации его на операционных усилителях, представлена на рис.В.9.

Рис.В.9. Принципиальная схема датчика момента неявного дифференцирования

Выходное напряжение датчика момента (рис.В.9) имеет вид:

333

из последнего уравнения можно получить расчетные соотношения для определения параметров датчика момента:

Реализация датчика момента нагрузки также возможна на базе наблюдающего устройства, для чего исходное уравнение (В.20) необходимо записать в интегральном виде:

Первое слагаемое в уравнении (В.25) моделирует электромеханический преобразователь в структурной схеме электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения. Входными сигналами являются напряжение сигнала по току (моменту)

uот и выходной сигнал датчика момента uом . Первое слагаемое

определяет сигнал, пропорциональный частоте (скорости) вращения электродвигателя, который сравнивается с фактическим значением

частоты (скорости) вращения электродвигателя uос . Если выходной

сигнал датчика момента uом пропорционален моменту нагрузки на валу

электродвигателя, то уравнение (В.25) будет справедливым. Фактически в процессе работы электропривода равенство (В.25) нарушается, и по

величине ошибки ∆uс определяется выходной сигнал датчика момента.

Структурная схема датчика момента нагрузки на базе наблюдающего устройства показана на рис.В.10 и включает в себя

пропорциональное звено П с коэффициентом передачи kу , усиливающее сигнал ошибки ∆uс до величины uом , и описывается уравнением:

334

Рис.В.10. Структурная схема датчика момента нагрузки на базе наблюдающего устройства

В соответствии с последним уравнением передаточная функция датчика момента нагрузки на базе наблюдающего устройства имеет вид:

где kу =10…15коэффициент передачи пропорционального звена, повышающий быстродействие и точность работы датчика момента.

Структурная схема датчика момента нагрузки реализуется принципиальной схемой, представленной на рис.В.11.

335