Визначення і структурна схема контуру регулювання струму в системі керований перетворювач – двигун

4.2 Визначення і структурна схема контуру регулювання струму в системі керований перетворювач – двигун

 

Визначимо параметри структурної схеми контуру регулювання струму. Для цього спочатку визначимо електромеханічну сталу часу регулювання:

J_S – сумарний момент інерції двигуна, тахогенератора і виконуючого механізму маніпулятора.

кг×м²

с

Передавальна функція об’єкта регулювання з урахуванням сталої часу тиристорного перетворювача t_тп і сталої часу інерційного фільтру t_ф у системі СІФК, які є некомпенсованими і складають:

має вигляд:

Де К_тп– коефіцієнт підсилення тиристорного перетворювача, який визначається:

Де U_к.мах – максимальне значення напруги керування тиристорним перетворювачем. Приймаємо U_к.мах = 10 В.

Таким чином передавальна функція об'єкта регулювання має вигляд :

В даному випадку об'єктом регулювання виступає лише контур регулювання струму, а не вся система.

З огляду на реальні співвідношення Т_m і Т_а в результаті послідовної корекції отримуємо передавальну функцію розімкнутого контуру:

Коефіцієнт зворотного зв’язку визначається так:

Де U_зс.мах – максимальне значення напруги задання струму, приймаємо 10 В.

В даному випадку нам важливо, щоб контур регулювання струму мав підвищену точність і виключав статичну похибку за збурюванням. Відповідно цим властивостям відповідають настройки технічного оптимуму. Швидкодія контуру визначається постійною а_с, яка дорівнює 2, при настроюванні на технічний оптимум. Таким чином передавальна функція розімкнутого контуру запишеться так:

Передавальна функція регулятора струму визначається так :

,

Де Т_іс – стала часу контуру регулювання струму :

Таким чином ми отримали ПІ-регулятор струму, налагоджений на технічний оптимум.

Визначимо параметри регулятора струму.

Приймемо С_ззс = 8,2 мкФ. Тоді:

;

;

Де R_пззс – опір у ланцюзі зворотного зв'язку ПІ-регулятора струму.

R_ззс = R_зс×К_дс /К_ззс = 4,634×3,5/0,222 = 73,059 кОм.

К_дс – коефіцієнт передачі датчика струму.

Схема регулятора струму наведена в додатках.

 

4.3 Розрахунок параметрів контуру регулювання швидкості в системі з підпорядкованим контуром струму

Функціональна і структурна схеми контуру регулювання швидкості наведені в додатках.

Передавальна функція замкнутого контуру, з урахуванням вище розрахованих параметрів, визначається так :

У структурній схемі струмів контур і виконавчий механізм складають об'єкт регулювання для контуру швидкості

Для досягнення підвищеної швидкодії контуру регулювання швидкості, налагоджуємо його на симетричний оптимум.

При цьому в якості регулятора швидкості застосовуємо ПІ-регулятор, передавальна функція якого має вигляд

;

При стандартній настройці на симетричний оптимум регулятора швидкості приймаємо :

Т_р.ш = 8×Т_m = 8×0,01 = 0,08 с.

К_р.ш = .

Деа_ш – швидкодія контуру регулювання швидкості (значна).

К_ззш – коефіцієнт зворотного зв'язку за швидкістю :

(Приймаємо U_зш.ном=10 В.)

;

;

К_р.ш = ;

.

Значення пасивних елементів зворотного зв’язку знаходимо із співвідношень :

Т_рш = R_зш×С_ззш;Т_М = R_пззш×С_ззш;

Де R_пззш – опір у ланцюзі зворотного зв'язку ПІ-регулятора швидкості.

Приймаємо С_ззш = 8,2 мкФ, тоді

 кОм;

кОм;

 кОм.

Через мале перерегулювання (4,3%) перехідні процеси оптимізованого контуру струму близькі до аперіодичного і тому передавальна функція має вигляд більш простої передавальної функції аперіодичної ланки:

У цьому випадку передавальна функція розімкненого контуру швидкості має вигляд:

Регулятор швидкості компенсував велику сталу часу Т_М і динамічні властивості контуру швидкості визначаються лише меншою сталою часу Т_m. Передавальна функція замкненого контуру швидкості має вигляд :

Наявність форсуючої ланки в передавальній функції приводить до великого пере регулювання, яке може досягати 43%. Пере регулювання можна зменшити до 8%, якщо на вхід оптимізованого контуру швидкості додати аперіодичний фільтр зі сталою часу Т_ф = 8Т_m, що здатний компенсувати форсуючу ланку в передавальній функції. Тоді передавальна функція замкненого контуру швидкості отримає вигляд :

Механічна характеристика синтезованого приводу зображена на рис. 3:

Рис. 3. Електромеханічна характеристика синтезованого електроприводу

Структурна схема контуру регулювання швидкості наведена в додатках