троприводах, выявились недостатки ранее рассмотренных структур. Основная трудность - это необходимость реализовать скользящий режим в основном контуре управления, включающем в себя тиристорпый преобразователь. Большой коэффициент усиления в контуре самонастройки, обусловленный релейной характеристикой адаптивного механизма, оказывает положительное влияние в нижней части диапазона регулирования. Однако при больших управляющих сигналах это обусловливало прорывы в группах тиристоров и склонность системы к автоколебаниям. Приходилось аппроксимировать знаковую функцию нелинейным алгоритмом, что в этом случае не давало значительных улучшений, так как недостаточная эффективность адаптивного контура ухудшала оценки переменных стационарным наблюдателем.

В результате использования настраиваемой модели с сигнальной адаптацией скользящий режим из основного контура переносится в подсистему адаптации наблюдателя. Адаптивный сигнал осреднялся малоинерционным фильтром.

Модальное управление по полному или редуцированному вектору состояния с передаточной матрицей К осуществляется подачей на вход объекта и (или) на вход типового регулятора системы сигнала р. Предполагается гурвицевость матрицы А объекта управления, например, в смысле поточечного выполнения этого свойства для линейных стационарных приближений. Достижение цели идентификации и здесь возможно только тогда, когда выполняется условие согласованности [19], Наблюдатель, как указывалось, может быть редуцированным. Сигнал приведенных возмущений, выделенных на релейном элементе, осуществляет подстройку модели в соответствии с движением переменных объекта. Одновременно этот же сигнал, осредненный фильтром Ф, поступает на вход объекта. Таким образом, он адаптируется, так как устойчивость адаптивной системы с настраиваемой моделью определяется реализуемостью процессов самонастройки модели на скользящих режимах. Качество работы системы будет определяться глубиной введения адаптивного сигнала, что, в свою очередь, оптимально решает противоречие при выборе фильтра. При малых значениях постоянной времени фильтра улучшается точность компенсации нестабильности параметров объекта, но ухудшаются процессы адаптивной идентификации из-за компенсации адаптивного сигнала сигналом после фильтра Ф, что может потребовать измерения полного вектора состояния.

Основное преимущество АСНМ по отношению к АСЭМ заключается в «грубости» адаптивных алгоритмов к неучтенным малым параметрам. Другим преимуществом АСНМ является ее относительная простота реализации ввиду отсутствия эталонной модели. Указанные адаптивные регуляторы для промышленных электроприводов с тиристорными преобразователями реализованы на той же элементной базе, что и системы управления, и выполнены в виде

аналогичных кибернетических приставок к типовым П- и ПИ-ре-гуляторам.

Экспериментальные исследования адаптивных регуляторов с эталонной и настраиваемой моделями (АРЭМ и АРНМ) проводились в составе промышленного тиристорного электропривода ТПЕ (УПЛ-11) и заключались в изменении его электромагнитной и электромеханической постоянных времени в результате увеличения приведенного момента инерции электродвигателя (в 2,4 и 8 раз), обусловленного установкой сменных маховиков на ось двигателя, изменением потока, а также заменой типа двигателя. Исследования показали, что АРЭМ и АРНМ в составе электропривода одинаково работают при малых изменениях параметров (до четырех раз). Однако при увеличении кратности изменения, например, момента инерции более чем в пять раз, время первого согласования электропривода с АРЭМ увеличивается до 0,04-0,05 с, а перерегулирование возрастает на 45 %. Для электропривода АРНМ обеспечивает переходные процессы по скорости вращения с временем 0,03 с и перерегулированием не более 10 % при существенном изменении параметров (до десяти раз).

Адаптивный регулятор с настраиваемой моделью обеспечивает электроприводу высокую равномерность вращения. Коэффициент неравномерности вращения при скорости двигателя (0,0001- -0,01) соном электропривода с АРНМ равен С,05, а для электропривода с АРЭМ - 0,07-0,15. Значительный э4)фект от работы адаптивных регуляторов достигается на самых малых уровнях сигнала управления 0,001--0,01 В, при которых на качество функционирования электропривода сильно влияют нелинейности типа «сухое трение» и режим прерывистых токов.

В настоящее время промышленностью выпускается адаптивный тиристорный преобразователь серии ТПЕ (мощностью до 10 кВт, на токи до 25 А), обеспечивающий постоянство заданных динамических характеристик электроприводов при восьмикратном изменении любых его параметров и случайном характере внешних возмущений. В нем используется структура АСЭМ. В настоящее время намечен переход от АСЭМ к АСНМ. Адаптивные регуляторы с эталонной моделью целесообразно применять в маломощных электроприводах до 0,2-0,4 кВт, где менее заметно влияние неучтенных малых параметров и возможны форсированные режимы. В более мощных электроприводах с тиристорными преобразователями целесообразно применять адаптивные регуляторы с настраиваемой моделью.

Одной из перспективных структур адаптивного управления в электромеханических системах является АСЭМ с исключением скользящего режима из основного контура регулирования (см. рис. 7.1, в). Эталонная модель и наблюдатель здесь снова разделены. Эталонная модель имеет две подстройки: одну под идентификатор нестационарного объекта, другую под заданный (стационар-

ный) объект управления. Указанная структура настолько эффективно осуществляет самонастройку электропривода, что позволяет рассмотреть возможность выпуска с установкой расчетных параметров типовых регуляторов на заводе-изготовителе без дальнейшей регулировки их коэффициентов передачи в процессе наладки и эксплуатации.

В электроприводах непрерывных линий с малыми отклонениями скорости и слабой нестабильностью параметров электромеханической системы высокое качество регулирования достигается при использовании структуры с дуальной моделью или адаптивной структуры с селективной нелинейной коррекцией (см. рис. 7.1, г). Указанные системы распространены в непрерывных высокопроизводительных волочильных прокатных станах [26].

Постепенно накапливающийся практический опыт привел к идее оптимизации выбора нелинейных обратных связей в разрывных адаптивных алгоритмах управления. Это позволило: при соблюдении условий абсолютной устойчивости использовать большие коэффициенты в контуре регулирования скорости; строить адаптивную систему, в которой глубина адаптивного воздействия зависит от возмущений, оцениваемых ошибкой рассогласования; повысить помехозащищенность системы.

Традиционные способы расчета систем автоматического -управления построены на предположении частотного разделения спектров помехи и полезного сигнала. В реальных системах электропривода при современных требованиях к быстродействию это предположение не выполняется, однако может быть указана максимальная амплитуда помехи и соответствующее этим условиям работы требуемое повышение коэффициента основного контура регулирования й оптимальный вид нелинейности в контуре селективнй коррекции.

Для электроприводов мелкосортно-проволочных прокатных станов экспериментальными исследованиями было установлено, что стандартный датчик скорости для электроприводов (тахогенератор) в исправном состоянии имеет нормальный уровень помех V„ = = (0,2 -f- 0,3) В. Для удовлетворительной по условиям технологии обработки ударной нагрузки в контуре скорости необходимо иметь коэффициент усиления, приблизительно в десять раз больший, чем определяют его штатные настройки наладчиков. По этим данным была определена и «оптимальная» нелинейная характеристика обратной связи. Необходимости в наблюдателе при этом может не возникнуть. Так как ПИ-регулятор системы остается, адаптивный регулятор строится в соответствии со структурной схемой, изображенной на рис. 7.1, г. В этом случае эталонная модель выбирается в виде апериодического звена.

В результате внедрения разработанных кафедрой САУ ЛЭТИ электронных устройств на приводах мелкосортно-проволочного стана достигнуты следующие технические результаты: время вос-

15- 227