Санкт-Петербург

p
1
0
ω
1
ω
2
ω
Рис. 1. Структурная схема энергетической подсистемы электропривода 
Наиболее распространенным решением для следящих электроприводов систем 
наведения телескопов является подчиненная четырехконтурная система управления углом 
поворота [2], состоящая из контура регулирования момента, двух контуров регулирования 
скорости и внешнего контура регулирования угла поворота. Ее достоинствами являются 
простота и определенность выбора параметром регуляторов, простота наладки системы на 
реальном объекте и удобство ограничения внутренних координат. Структурная схема 
четырехконтурной системы управления приведена на рис. 2. 
ЭПС
-
-
-
-
ω
2
α
2
M
c1
M
c2
р
р
и3
и3
п3
Т
1)
(Т
К

р
и2
Т
1
ω
1
α
1
M
α
u
п2
К
M
К
ω
К
α
К
р
р
и1
и1
п1
Т
1)
(Т
К

y
u
1

u
2

u
Рис. 2. Структурная схема системы управления 
На рис. 2 введены следующие обозначения: u
α
– требуемый угол поворота; u
ω1
и u
ω2
– 
сигналы задания для внешнего и внутреннего контуров регулирования скорости; K
п1
и Т
и1
– 
коэффициент передачи и постоянная интегрирования регулятора момента; K
п2
и Т
и2
– 
коэффициент передачи и постоянная интегрирования регуляторов скоростной подсистемы; 
K
п3
и Т
и3
– коэффициент передачи и постоянная интегрирования регулятора угла поворота; 
K
М
, K
ω
, K
α
– коэффициенты датчиков момента, скорости и угла; М, М
с1
, М
с2
– моменты 
двигателя и нагрузок на опорах оси; ω
1
, α
1
и ω
2
, α
2
– скорости и углы поворота первой и 
второй масс соответственно; ЭПС – энергетическая подсистема привода. 
Контур регулирования момента содержит пропорционально-интегральный (ПИ) 
регулятор и настраивается на технический оптимум. Коэффициент передачи 
пропорционального (П) регулятора внутреннего контура скорости (выделен цветом на рис. 2) 
выбирается так, что его полоса пропускания ограничивается на уровне, определяемом 
резонансной частотой механизма Ω
0
и коэффициентом соотношения масс γ по формуле: 
4
/
3
0
ср
γ

 
, 
где 
2
12
0
J
γ
c


, 
1
Σ
1
2
1
J
J
J
J
J
γ



. 

---

Альманах научных работ молодых ученых 
XLVII научной и учебно-методической конференции Университета ИТМО. Том 1 
290 
Внешний контур регулирования скорости настраивается на технический оптимум с 
использованием интегрального регулятора. Настройка контура угла поворота на 
симметричный обеспечивается ПИ-регулятором. 
Быстродействие всей системы при этом определяется полосой пропускания 
внутреннего контура регулирования скорости. 
Описанная настройка внутреннего контура регулирования скорости при коэффициенте 
соотношения масс больше девяти соответствует апериодической переходной характеристике 
[1]. Однако эта настройка не обеспечивает наилучшего быстродействия среди прочих 
настроек, соответствующих апериодическим переходным характеристикам. Таким образом, 
существует возможность повышения быстродействия внутреннего контура регулирования 
скорости и, следовательно, всей системы в целом. Выигрыш в быстродействии по 
отношению к системе, настроенной по методике [2], будет тем больше, чем больше 
коэффициент соотношения масс [1]. Синтезу системы управления, позволяющей получить 
этот выигрыш, и была посвящена данная работа. 
На рис. 3 приведена структурная схема внутреннего контура регулирования скорости с 
двухмассовой механической подсистемой, в которой контур регулирования момента 
представлен передаточной функцией, соответствующей системе, настроенной на 
технический оптимум с некомпенсируемой постоянной времени T
μ1
. 
-
п2
К
ω
К
1
T
2
T
2
К
/
1
μ1
2
2
μ1
М

