РЕГУЛИРОВАНИЯ
Цель работы является приобретение навыков расчёта двухконтурной системы подчинённого регулирования; Приобретение навыков настройки контуров тока и скорости; Исследование статических и динамических свойств системы подчинённого регулирования с различными типами регуляторов.
Описание систем подчинённого регулирования
При создании систем регулирования в электроприводе широко применяется принцип последовательной коррекции или так называемого подчинённого регулирования.
Структура электропривода с внешним контуром скорости и внутренним контуром тока якоря при неизменном потоке возбуждения изображена на рис 12.1.
Рис. 12.1
Объект управления состоит из трёх последовательно соединённых звеньев:
- силового преобразователя
- якорной цепи двигателя
- механической части привода
.
Здесь Тп ‑ эквивалентная постоянная времени, характеризующая силовой преобразователь с системой импульсно-фазового управления.
Внутренний контур образован регулятором тока, силовым преобразователем и якорной цепью и замыкается обратной связью по току с коэффициентом передачи Kт.
В случае неучёта влияния ЭДС передаточная функция разомкнутого контура тока запишется в виде:
.
Принимая величину Тп равную некомпенсируемой постоянной времени Тm, приравнивая последнее выражение к оптимальной передаточной функции разомкнутого контура, настроенного на технический оптимум (перерегулирование ‑ 4,3 %, достижение первого максимума через 4,6 Тm после начала переходного процесса)
(12.1) |
получим передаточную функцию регулятора тока
(12.2) |
Таким образом, контур тока оптимизируется пропорционально-интегральным регулятором.
В соответствии с обозначениями на рис. 12.2 параметры ПИ-регулятора тока определяют из равенств вида:
| (12.3) | |
(12.4) | ||
Рис. 12.2
Разомкнутый контур скорости на рис. 12.1 включает в себя регулятор скорости, оптимизированный внутренний контур тока, интегрирующее звено объекта управления, датчик скорости.
Передаточная функция разомкнутого контура записывается в виде
(12.5) |
Здесь внутренний контур тока аппроксимируется инерционным звеном с постоянной времени 2Tμ.
Принимая некомпенсируемую постоянную времени T’m,равную, 2Tμ и оптимизируя контур согласно выражению (12.1), где Tμ заменяем на T’m получаем равенство:
откуда
(12.6) |
т. е. пропорциональный (П-регулятор) регулятор скорости.
Схема пропорционального регулятора скорости изображена на рис. 12.3.
рис. 12.3
Навесные элементы определяются из выражения
(12.7) |
Для двукратно интегрирующей системы регулирования скорости, настроенной на симметричный оптимум, выражение (12.5), учитывая, что T’μ=2Tμ приравнивается к передаточной функции разомкнутого контура, настроенного на симметричный оптимум
откуда
(12.8) |
т. е. требуется ПИ-регулятор скорости.
Схема регулятора изображена на рис.12.2. Параметры навесных элементов определяются из выражений
| (12.9) | |
(12.10) | ||
Пропорциональная составляющая совпадает с пропорциональной составляющей регулятора скорости системы, настроенной на технический оптимум.
Передаточные функции внутреннего контура тока и контура тока, настроенного на технический оптимум, совпадают.
Полученные соотношения справедливы при неизменных параметрах объекта управления.
На практике большинство этих параметров изменяется со временем или в зависимости от режима работы привода: коэффициент усиления вентильного преобразователя зависит от угла регулирования; сопротивление якорной цепи изменяется в зависимости от нагрева якоря; индуктивность изменяется в зависимости от насыщения магнитной цепи.
Номиналы элементов регулятора тока и регулятора скорости:
R211=47k; R209=5k1; R210=5k1; R212=51k; R213=6k8; R215=2k; R216=2k; R217=6k8; R218=20k; R220=6k8; C201=6,6mF; C202=1mF.