Разработка алгоритма управления и расчет параметров элементов структурной схемы

Расчет характеристик асинхронного двигателя Разработка алгоритма управления и расчет параметров элементов структурной схемы Разработка принципиальной схемы и выбор ее элементов Разработка конструкции блока управления

18434

знака

таблиц

изображений

Расчет характеристик асинхронного двигателя Читать далее: Разработка принципиальной схемы и выбор ее элементов

3. Разработка алгоритма управления и расчет параметров элементов структурной схемы

Согласно эквивалентной схеме замещения запишем следующие дифференциальные уравнения:

где:

Данный объект нелинейный, т.к. присутствуют g*Id, Id² и т.д. Рассмотрим линеаризацию объекта, и запишем уравнения в приращениях:

где:

Целесообразно использовать двухконтурную систему подчиненного регулирования координат с внутренним контуром выпрямленного тока. Исходя из линеаризованных дифференциальных уравнений, получим следующую структуру (рис.3):

рис.3

Данная структура представлена в общем виде. Определяем параметры объектов: Рассчитаем максимальную электромагнитную постоянную времени и минимальную электромеханическую постоянную, и определим их соотношение:

Найдем отношение постоянных времени:

Т.к. отношение m>>8, следовательно, при расчетах мы можем пренебречь влиянием обратной связи по ЭДС двигателя.

Для определения коэффициентов двигателя Се и См рассчитаем значение Idнач из формулы:

Для найденного значения Idнач рассчитаем коэффициенты Се и См по формулам:

Определим значение эквивалентного сопротивления:

;

примем среднее значение=0.5, S=0.95 Þ

Т.к. эквивалентная электромагнитная постоянная времени соизмерима с постоянной времени преобразователя, то мы не можем пренебречь дискретностью преобразователя. Для искусственного увеличения Тэ введем в цепь ротора дополнительный реактор с индуктивностью Ld’=6 мГн.

Дискретность широтно-импульсного преобразователя можно не учитывать. Коэффициент передачи ШИМ примем равным Кшим=1.

Произведем настройку контура тока на технический оптимум. Рассчитаем необходимый регулятор тока:

за малую постоянную времени примем:

Кot – коэффициент обратной связи по току Id.

;

итак, получили ПИ – регулятор тока, с постоянной Тpt=0.059.

Передаточную функцию замкнутого контура тока представим в виде:

Контур скорости также настроим на технический оптимум:

;

Кос – коэффициент обратной связи по скорости

Мы получили П – регулятор скорости Крс=22

4. Расчет динамических характеристик

Расчет динамических характеристик проведем с помощью комплекса МИК-АЛ, используя структуру на рис.3 (но с учетом упругой механической части). Ниже приведена программа моделирования данного объекта:

$Ввод *kurs

КОНСТ

Uu=1,Mc=10.3,Kрc=22,Tрт=0.059,Kшим=1,Udn=509.44,L=0.0104,

J1=0.78,Koc=0.147,Kот=0.156

17V V=Uu

111U W=1 Вх=17

1U W=Kрc Вх=111+15

2N огран пар=10 Вх=1

3L W=1/Tрт*p Вх=2+16

4N огран пар=10 Вх=3

5U W=Kшим Вх=4

6U W=Udn Вх=5

7L W=1/L*p Вх=6+100+200

*Cm*

21U W=1.05 Вх=7

*Ce*

100U W=-1.85 Вх=9

*R*

200U W=-40.6 Вх=7

9L W=1/J1*p Вх=21+14

14V V=-Mc

15U W=-Koc Вх=9

16U W=-Kот Вх=7

Инт RKT4

Нач вр=0

Кон вр=0.65

Шаг инт=0.0001

шаг выв=0.001

Вывод 7,21,9

Выходы 7=I,21=M,9=w1

Диспл 7,21,9

$Кон

$Стоп

Результаты моделирования представлены в виде графиков:

1.Пуск на минимальную скорость при минимальном моменте сопротивления (Uy=1, Mc=30 Нм)

Время регулирования (время вхождения в пятипроцентный коридор) tр=0.2 с;

Перерегулирование s=0.2%;

Ошибка DWуст=0.038рад (DWмах=0.0524 рад)

2.Пуск на минимальную скорость при максимальном моменте сопротивления (Uy=1, Mc=150 Нм)

3.Пуск на максимальную скорость при минимальном моменте сопротивления (Uy=10, Mc=30 Нм)

Время регулирования (время вхождения в пятипроцентный коридор) tр=0.5 с;

Перерегулирование s=1%

Ошибка DWуст=0.41рад (DWмах=0.52 рад);

4.Пуск на максимальную скорость при максимальном моменте сопротивления (Uy=10, Mc=150 Нм)

Как видно из приведенных графиков, результаты не только не удовлетворяют техническому заданию, но и смоделированная структура не отражает в полном объеме свойств системы.

Заменим в структуре постоянные коэффициенты См, Се, R на переменные, в соответствии со следующими формулами:

,где S, g, Id – переменные.

Для улучшения свойств системы, введем адаптивный регулятор с эталонной моделью, формирующей оценку управляющей координаты при настройке контура на технический оптимум с постоянной времени Тm=0.002 с.

Передаточная функция эталонной модели составляет два последовательно соединенных звена , , охваченных отрицательной единичной обратной связью. Передаточная функция замкнутого контура ЭМ имеет вид:

Суммарная структурная схема представлена на рис.4.

В процессе моделирования экспериментально подбираем значения следующих коэффициентов:

Коэффициент П - регулятора скорости (Крс=10),

Коэффициент усиления адаптивного регулятора (Kку=30).

Листинг модели.

$ввод

*kurs

конст Uu=1,Mc=150,Krs=10,Trt=0.059,Ksh=1,Udn=509.44,L=0.0104,

J1=0.78,Koc=0.147,Kot=0.156,R1=0.77,

R2=0.33,Edo=295.6,Rd=7.96

17V V=Uu

111U W=1 bx=17

555l W=1/0.000008p2+0.004p+1 en=111

557U W=30 en=555+558

558U W=-0.147 en=9

1U W=Krs bx=111+15

2N огран пар=10 bx=1+557

3L W=1/Trt*p bx=2+16

4N огран пар=10 bx=3

5U W=Ksh bx=4

6U W=Udn bx=5

7L W=1/L*p bx=6+100+200

*Cm*

8U W=-2*R1 bx=7

20V V=Edo

1111U W=0.00955 bx=7+20

21N умн bx=1111+7

*21U W=1.88 bx=7

*Ce*

22U W=-R1 bx=7

23V V=Edo

24U W=0.00955 bx=22+23

99N умн bx=24+9

100U W=-1 bx=99

*100U W=-2.35 bx=9

*R*

25U W=-1 bx=5 *gamma*

26V V=1

27U W=Rd bx=26+25 *Rd*(1-gamma)*

28V V=2*R2

29U W=-1 bx=9 *-W1*

30V V=104.7

31U W=0.00955 bx=30+29 *S*

125U W=2*R1 bx=31

199U W=-1 bx=125+27+28 *-R*

200N умн bx=199+7

*200U W=-5.37 bx=7

9L W=1/J1*p bx=21+18

15U W=-Koc bx=9

16U W=-Kot bx=7

32N реле пар=Mc bx=9

18U W=-1 bx=32

инт RKT4

нач вр=0

кон вр=0.3

шаг инт=0.0001

шаг выв=0.001

вывод 7,21,9

выходы 7=I,21=M,9=w

диспл 7,21,9

$кон

$стоп

Ниже приведены результаты моделирования. Как видно из графиков, спроектированная система практически полностью удовлетворяет требованиям технического задания.

1.Пуск на минимальную скорость при минимальном моменте сопротивления (Uy=1, Mc=30 Нм)