Пропорционально-интегральным законом регулирования
Эти принципы удобно рассмотреть с помощью типовой функциональной схемы представленной на рис.3.3.1.
Рис.3.3.1. Функциональная схема САРЧ.
Функционально необходимыми узлами САРЧ являются:
1).Задающее устройство требуемой частоты вращения ДПТ - ЗУ;
2).Датчик действительной частоты вращения ДПТ - ФДЧВ;
3).Формирователь сигналов обратной связи - ФОС;
4).Формирователь управляющего сигнала закона регулирования - ФУЗР;
5).Цифровой интегратор - ЦИ;
6).Формирователь управляющего напряжения или тока якоря двигателя - ФУН;
7).Двигатель- как объект управления - ДПТ.
Применение цифрового интегратора подразумевает наличие в составе ЗУ устройства, формирующего последовательность прямоугольных импульсов, частота которых fзад. пропорциональна задаваемой частоте вращения. Если первоначальный сигнал U1 задаваемой частоты вращения формируется в аналоговом виде с помощью потенциометра, то формирователь импульсов fзад. должен представлять собой преобразователь уровня напряжения в последовательность импульсов, частота повторения которых пропорциональна задаваемой частоте вращения fзад. Этот преобразователь строится на основе управляемого генератора пилообразного напряжения - УГПН1 и следующего за ним формирователя импульсов - Ф1.
Вторым входным сигналом ЦИ является последовательность прямоугольных импульсов, частота которых пропорциональна действительной частоте fдв. вращения ДПТ. Эти импульсы наиболее просто формируются с помощью фотоэлектрического датчика частоты вращения ФДЧВ и формирователя Ф2, преобразующего сферообразные сигналы фотодатчика в последовательность прямоугольных импульсов с крутыми фронтами. Формирователь Ф2 входит в состав ФОС.
Так как формирование аналоговой составляющей закона регулирования требует применения аналоговых узлов и сигналов, то импульсный сигнал получающейся на выходе Ф2 необходимо преобразовать в аналоговый сигнал обратной связи, уровень напряжения которого прямо пропорционален fдв. Поэтому в состав формирователя сигналов обратной связи ФОС включен преобразователь частоты в напряжение ПЧН2.
Аналоговый сигнал задатчика может подаваться в формирователь управляющего сигнала ФУСЗР или с потенциометра- задатчика или путем повторного преобразования последовательности импульсов fзад в аналоговый сигнал. Поэтому в составе задатчика может применяться преобразователь частоты импульсов в уровень напряжения - ПЧН1.
Формирователь управляющего сигнала закона регулирования ФУЗР в своем составе имеет:
а) сумматор-усилитель С-У аналоговых сигналов задатчика и аналогового сигнала обратной связи; причем усилитель имеет регулятор для изменения коэффициента усиления;
б) сумматор и инвертор пропорционально-интегрального закона регулирования.
в) В состав данного формирователя включен фукнкционально необязательный аналоговый интегратор АнИ .
Формирователь управляющего напряжения ФУН включает в себя:
а) преобразователь управляющего сигнала в последовательность широтно - импульсно модулироованных импульсов - ШИМ;
б) усилитель мощности -УМ.
Выходной сигнал формирователя в виде мощных ШИМ-импульсов напряжения подается в якорную обмотку двигателя. Частота вращения двигателя пропорциональна уровню среднего напряжения последовательности ШИМ - импульсов УМ, а этот средний уровень пропорционален длительности ШИМ - импульсов, которая, в свою очередь, пропорциональна задаваемой частоте fзад.вращения ДПТ.
Принцип работы цифрового интегратора ЦИ основан на том, что с помощью фазового дискриминатора вычисляется разность фаз импульсов напряжений Uзад и Uос, пропорциональных задаваемой частоте вращения fзад. и действительной частоте fдв. соответственно. Но эта разность фаз есть интеграл от разности частот fзад - fдв. Таким образом, на выходе фазового дискриминатора ФД формируется код, пропорциональный разности заданной и действительной частот вращения. Этот код преобразуется в пропорциональное ему напряжение Uци. цифро-аналоговым преобразователем ЦАП, входящим в состав ЦИ. Аналоговый сигнал ЦИ подается в формирователь управляющего сигнала регулятора ФУН.
Сам фазовый дискриминатор ФД представляет собой реверсивный счетчик, который формирует цифровой код, пропорциональный разности частот fзад - fдв.