Исследование системы подчинённого

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 Т_п ‑ 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 K_т.

В случае неучёта влияния ЭДС передаточная функция разомкнутого контура тока запишется в виде:

.

Принимая величину Т_п равную некомпенсируемой постоянной времени Т_m, приравнивая последнее выражение к оптимальной передаточной функции разомкнутого контура, настроенного на технический оптимум (перерегулирование ‑ 4,3 %, достижение первого максимума через 4,6 Т_m 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 2T_μ.

Принимая некомпенсируемую постоянную времени T’_m,равную, 2T_μ и оптимизируя контур согласно выражению (12.1), где T_μ 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=2T_μ 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.