Книга посвящена динамике следящих систем, в которых в качестве усилителей мощности и исполнитель ных элементов применяются электрические машины постоянного тока. Рассмотрены реальные динамические характеристики силовых элементов, вопросы анализа и синтеза непрерывных и дискретных одноканальных следящих систем с учетом упругих деформаций в механической передаче. Большое внимание уделено динамике различных видов двухканальных следящих систем.
Книга написана группой специалистов, имеющих большой опыт разработки и проектирования следящих систем, и рассчитана на широкий круг лиц, интересующихся вопросами автоматического регулирования.
ПРЕДИСЛОВИЕ
В предлагаемой книге изложены основы теории и проектирования электрических следящих систем, имеющих в своем составе электрические машины в качестве усилителей мощности и исполнительных элементов. Такие электрические системы названы «электромашинными следящими системами» (ЭСС).
Электрические следящие системы получили промышленное применение в СССР в 30-х годах. Это были преимущественно такие системы, в которых в качестве усилителя мощности использовался тиратрон для управления коллекторным двигателем постоянного или переменного тока. Тиратрон является безынерционным усилителем мощности и требует малой мощности управления. Связанная с этими качествами простота решения вопросов устойчивости следящей системы способствовала применению тиратронных схем на раннем этапе развития электрических следящих систем, когда методы проектирования систем автоматического регулирования только разрабатывались и не были известны инженерам — специалистам по электроприводу. Однако дальнейшего развития следящие системы с тиратронами не получили из-за громоздкости, недолговечности, малой механической прочности и больших потерь дежурного режима тиратронных усилителей.
Широкое применение электрические следящие системы^ получили с появлением электромашинных усилителей (ЭМУ) поперечного поля. Неоценимый вклад в развитие следящих систем с ЭМУ сделал выдающийся инженер-электромашиностроитель, кандидат технических наук, лауреат Государственной премии Я. 'С. Эпштейн,
3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
ЧАСТЬПЕРВАЯ ОДНОКАНАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ СЛЕДЯЩИЕ СИСТЕМЫ
Глава первая. Электромашинные следящие системы 7
Глава вторая. Дифференциальные уравнения силовой
части электромашинных следящих систем . . 35
2-1. Приведение частотных характеристик к виду, удобному для логарифмирования......36
2-2. Уравнение генератора с независимым возбуждением ............39
а) Холостой ход генератора......39
б) Работа генератора при нагрузке .... 43 2-3. Уравнение электромашинного усилителя с поперечным возбуждением........45
а) Принцип действия........ 45
б) Холостой ход ЭМУ ........ 46
в) Работа ЭМУ при нагрузке...... '50
2-4. Уравнение системы генератор—исполнительный
двигатель...........55
2-5. Уравнение системы электромашинный усилитель—
генератор—исполнительный двигатель .... 57 2-6. Уравнение системы электромашинный усилитель —
исполнительный двигатель.......62
2-7. Методы экспериментального определения параметров электромашинных следящих систем ... 63
Глава третья. Основные структурные схемы и передаточные функции непрерывных электромашинных следящих систем.........?8
3-1. Схема управления углом с использованием датчика скорости исполнительной оси ..... 78
3-2. Схема управления углом без использования датчиков скорости задающей и исполнительной осей . ""
3-3. Схема управления углом с использованием датчиков скорости задающей и исполнительной осей . 91
а) Система ЭМУ—ИД.......' .PJ,
б) Система ЭМУ-^Г—ИД.......°2
3-4. Схема управления скоростью.......1и
3-5. Повышение точности ЭСС путем введения связей
по возмущению.........П5
Глава четвертая. Синтез корректирующих устройств основных типов непрерывных электромашинных следящих систем.........119
4-1. Об использовании обратных логарифмических частотных характеристик при синтезе ЭСС ... 119
4-2. Формирование желаемых частотных характеристик
с учетом случайных воздействий.....130
а) Показатели качества следящих систем . . 130
б) Формирование желаемой частотной характеристики второго типа........141
в) Формирование желаемой частотной характеристики третьего типа........146
г) Формирование желаемой частотной характеристики первого типа........151
4-3. Определение частоты привязки желаемой частотной характеристики и общие вопросы синтеза ЭСС 155
а) Первый тип исходных данных..... 155
б) Вто'рой тип исходных данных..... 162
в) Третий тип исходных данных..... 172
4-4. Синтез системы с использованием датчика скорости исполнительной оси....... 177
а) Реализация желаемой характеристики второго
типа............177
б) Реализация желаемой характеристики третьего типа............189
в) Реализация желаемой характеристики первого типа............191
4-5. Синтез системы без использования датчиков скорости . ...........J99
4-6. Синтез системы с использованием датчиков скорости задающей и исполнительной осей . . . . 211
а) Система с силовой частью ЭМУ—ИД . . 211
б) Система с силовой частью ЭМУ—Г—ИД . 223
в) Режим отработки начального рассогласования 230 4-7. Синтез системы управления скоростью . . . 239 4-8. Синтез системы с использованием связей по возмущению ........... 247
4-9. Оценка величины необходимой линейной зоны
электронного усилителя . ЭСС.....254
4-10. Экспериментальное определение коэффициентов
усиления ЭСС..........259
а) Определение коэффициента усиления разомкнутой системы ц.........259
б) Определение коэффициента усиления обратной связи по скорости v.......263
в) Определение коэффициента усиления обратной связи по ускорению г.......265
г) Определение коэффициента усиления ЭСС по моменту т......... 267
I
I
Г л а и а пятая. Импульсные электромашинные следящие
системы............ 269
5-1. Об использовании га-преобразования при анализе
и синтезе следящих систем...... 269
5-2. Передаточные функции импульсных цепей, содержащих типовые звенья ._....... 277
5-3. Метод обособленного О„-преобразования . . 288
а) Обоснование метода........ 288
б) Преобразование эквивалентной передаточной функции приведенной непрерывной части . . 297
в) Вопросы анализа и синтеза импульсных систем 307
Глава шестая. Влияние упругих деформаций в цепи нагрузки на динамику электромашинных следящих
систем........, , . , 313
6-1. Передаточная функция упругой механической передачи ............ 313
6-2. Анализ и синтез следящих систем с учетом упругих деформаций в механической передаче . . 319
а) Упругое звено не охвачено главной обратной связью........... 319
б) Упругое звено охвачено главной обратной связью........ , 325
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
ДВУХКАНАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ
СЛЕДЯЩИЕ СИСТЕМЫ
Глава седьмая. Системы с разделенной нагрузкой . . 333
7-1. Двухканальные системы....... 333
7-2. Дифференциальные уравнения механической системы ............ 337
7-3. Передаточные функции следящих систем . . . 341
а) Системы с различными управляющими воздействиями ........... 342
б) Системы с общим управляющим воздействием 347
в) Системы с внешними моментными воздействиями 352 7-4. Анализ и синтез электромашинных следящих систем ............ 354
а) Взаимовлияние и передаточные функции . . 354
б) Компенсация динамического взаимовлияния . 359
в) Порядок синтеза........ 368
Глава восьмая. Системы с силовым дифференциалом 377
8-1. Передаточные функции следящих систем . . 377
8-2. Особенности электромашинных следящих систем 384
•НИ
Глава девятая. Системы с общей силовой частью . 388
9-1. Передаточные функции следящей системы . . 388
9-2. Порядок синтеза........ . 393
Приложение. Формулы для вычисления интегралов !п 39Э
Литература.............. 402
Цена: 150руб.
