Розрахунок параметрів регулятора й елементів контуру регулювання швидкості

6. Розрахунок параметрів регулятора й елементів контуру регулювання швидкості

 

6.1 Регулювання зовнішнього контуру швидкості

Об'єктом регулювання зовнішнього контуру швидкості є замкнутий контур струму і ланка, що описує механічний опір двигуна (рис. 4).

Перехідна функція об'єкту регулювання контуру швидкості:

Контур замикається інерційним зворотним зв'язком по швидкості з передатною функцією

Напруга негативного зворотного зв'язку за швидкістю:

Передавальний коефіцієнт зворотного зв’язку за швидкістю:

Об'єкт регулювання характеризується великою постійної часу Т_м, для компенсації якої можна застосувати П – або ПІ-регулятори швидкості. Системи підпорядкованого регулювання з П-регулятором швидкості є інтегрованими однократно. Вони мають достатньо високу швидкодію і мале перерегулювання перехідних процесів, проте мають значний статизм. Такі системи електропривода не спроможні забезпечити великий діапазон регулювання швидкості.

Системи з ПІ-регулятором швидкості називають інтегрованими дворазово. Вони забезпечують широкий діапазон регулювання і практично нульову статичну помилку при збуренні по моменті опору. При налагодженні на симетричний оптимум регулятори характеризуються перерегулюванням 43%. Зменшити перерегулювання можна шляхом включення на вхід СК фільтра (аперіодична ланка).

 

6.2 Налагодження П-регулятора швидкості

Передатна функція контуру швидкості з П-регулятором:

де  – електромеханічна постійна часу:

Еквівалентна постійна часу контуру швидкості:

Корекція контуру здійснюється за рахунок зміни коефіцієнта підсилення регулятора:

Визначення коефіцієнта К_рш по формулі характеризує налагодження контуру по модульному (технічному) оптимумі з коефіцієнтом демпфування перехідного процесу .

Перехідна функція оптимізованого контуру швидкості:

Тобто перехідний процес визначає тільки малу постійну часу Т_μш.

 

6.3 Налагодження ПІ-регулятора швидкості:

Передатна функція розімкнутого контуру швидкості з ПІ-регулятором:

При стандартному налагодженні на симетричний оптимум ПІ-регулятора:

Стала часу ПІ-регулятора швидкості:

Підставимо значення К_рш і Т_рш1, отримаємо:

тобто регулятор компенсував велику постійну часу – Т_м і динамічні властивості контуру визначаються тільки по малій постійній часу Т_μш.

Перехідна функція фільтра на вході СК з ПІ-регулятором швидкості:

 

6.4 Розрахунок параметрів П-регулятора швидкості:

Для визначення параметрів П-регулятора (рис. 5) задамося значенням R_зс:

Напруга на тахогенераторі:

	Рис.5 П-регулятор швидкості

Коефіцієнт передачі тахогенератора:

Інші параметри:

 

6.5 Розрахунок параметрів ПІ-регулятора швидкості:

Для розрахунку параметрів ПІ-регулятора швидкості (рис. 6), задамось розміром ємності C_зз1:

	Рис.6 ПІ-регулятор швидкості

Звідки:

Інші параметри:

7. Статичні характеристики замкненої і розімкненої систем

Було проведено статичні характеристики в програмі Mathcad, за допомогою формул:

8. Динамічні характеристики

 

Рис. 8 Структурна схема замкненої системи з ПІ – регулятором швидкості

Рис. 9 Структурна схема замкненої системи з П – регулятором швидкості

Рис. 10 Структурна схема замкнутої системи з ПІ – регулятором швидкості і фільтром

Рис. 11 Перехідні процеси швидкості

Рис. 12 Перехідні процеси струму якоря

Рис. 13 Перехідні процеси струму якоря

Висновок

При виконанні даної роботи були розраховані параметри системи керування верстатом при заміні його кінематики, що дало змогу відмовитися від редуктора та використання високомоментного двигуна із широким діапазоном регульованих швидкостей.

Дана модернізація не мала негативний вплив на показники якості верстата, що доведено розрахунками статики та динаміки привода. Отримані параметри задовольняють вимогам якості.

Найкращі параметри можливо отримати при використанні ПІ-регулятора. При включенням на його виході фільтра отримаємо найменшу величину пере регулювання.

 

Список літератури

1.  О.Г. Васильєв, А.М. Фоменко, А.С. Віштакалюк. «Методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу «Системи управління електроприводами»»., Миколаїв, 2003.

2.  Силовые полупроводниковые приборы. Справочник. Чебовский О.Г. и др. М.: Э. 1975 г., стр. 510.

3.  Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами: Учебное пособие для вузов. - Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1982. – 392 с., ил.

4.  Электроприводы постоянного тока с вентильными преобразователями/Е.Н. Зимин, В.Л. Кацевич, С.К. Козырев. - М: Энергоиздат, 1981. – 192 с. ил.

5.  Комплектные электроприводы: Справочник/ И.Х. Евзеров, А.С. Горобец, Б.И. Мошкович и др.; Под ред. канд. техн. наук В.М. Перельмутера. - М: Энергоатомиздат, 1988. – 319 с.: ил.

6.  Системы автоматического управления электроприводом Анхимюк В.П. Ильин.

7.  Примеры расчетов автоматизированного электропривода. Башарин А.В.Л.: Э, 1972 г., стр. 420.

8.  Автоматизированный электропривод станков и промышленных роботов. Михайлов О.П.М.: Машиностроение, 1990 г., стр. 302.