Расчет контура регулирования напряжения

 

Структурная схема первого внутреннего контура представлена на рис. 5.6. Здесь - передаточная функция РН, - ПФ делителя напряжения.

 

Рис. 5.6. Структурная схема контура регулирования напряжения

 

В соответствии с методикой подчиненного регулирования координат внутренние контуры настраиваются по быстродействию на так называемый модульный оптимум, которому соответствует желаемая ПФ разомкнутой системы следующего вида

 

,

 

где – нескомпенсированная постоянная времени.

В качестве берется наименьшая постоянная времени синтезируемого контура, поэтому она часто называется малой постоянной времени. По существу – ПФ реального интегратора. При этом желаемая ПФ замкнутой системы определяется соотношением

 

,

 

т.е. представляет собой колебательное звено с незначительным коэффициентом демпфирования .

Такой настройке соответствуют высокие динамические показатели качества - перерегулирование и длительность переходного процесса достаточно малы , а точность приемлема, так как контур обладает астатизмом первого порядка.

Возьмем в качестве нескомпенсированной постоянной времени постоянную времени обмотки уравнения ЭМУ, т.е. положим . Тогда желаемая ПФ разомкнутого контура будет иметь следующий вид:

 

 

Зададимся значением коэффициента передачи датчика напряжения , исходя из следующих соображений. Максимальное напряжение цепи обратной связи , подаваемого на РН, ограничим значением при максимальном значении напряжения генератора , которое равно максимальному напряжению, подаваемому на электродвигатель. Отсюда будем иметь

.

 

Теперь можно определить ПФ разомкнутого контура :

 

.

 

После этого рассчитаем ПФ регулятора напряжения по соотношению

.

В результате получим

 

,

 

где с – постоянная времени интегрирования РН.

Поделив числитель ПФ на ее знаменатель, определим параллельную структуру РН:

 

,

 

где – коэффициент передачи пропорционального звена;

с – коэффициент передачи дифференциатора.

Анализ показывает, что РН реализует пропорционально - интегрально - дифференциальный (ПИД) закон управления.

 

Расчет контура регулирования скорости

 

Первый контур регулирования является подчиненным второму и входит в канал управления последнего в виде подсистемы (звена). С учетом этого схему контура регулирования скорости для простоты расчетов целесообразно представить в виде структуры, изображенной на рис. 5.7.

Рис 5.7. Структурная схема контура регулирования скорости

 

Здесь – ПФ цепи обратной связи, включающей ТГ и его выходной делитель напряжения. Коэффициент передачи цепи обратной связи равен .

Положим, что при максимальной скорости вращения двигателя рад/с, напряжение цепи обратной связи не должно превышать максимальное значение В. Чтобы система не работала в режиме насыщения, возьмем максимальную скорость с запасом рад/с.

Тогда получим

 

в·с/рад.

 

Передаточная функция контура регулирования напряжения равна

 

.

 

Согласно методике коррекции с подчиненным регулированием координат в знаменателе следует пренебречь членом , т.к. он очень мал. Это приводит к небольшой погрешности при расчете регулятора скорости РС, но существенно упрощает получение его передаточной функции . Таким образом

 

.

Далее, как и для контура напряжения необходимо сформировать ПФ объекта управления для регулятора скорости. Из рис. 5.7 следует, что она равна

 

.

 

В качестве малой нескомпенсированной постоянной времени берется величина , т.е. с. Тогда желаемая ПФ контура скорости при настройке на модульный оптимум будет иметь следующий вид

 

.

 

Далее можно определить ПФ регулятора скорости:

 

,

 

где с – постоянная времени интегрирования РС.

Полученная ПФ регулятора скорости показывает, что РС также, как и РН является ПИД - регулятором:

 

,

 

где – коэффициент передачи пропорционального звена;

с – коэффициент передачи дифференциатора.