кг * м 2 ; (6.5). b>
6.2 Розрахунок регуляторів і параметрів структурної схеми
У даному конкретному випадку система підпорядкованого регулювання складається з двох контурів: контуру швидкості і контуру струму. Запишемо систему диференціальних рівнянь в операторній формі для двигуна постійного струму з незалежним збудженням при регулюванні напруги по обмотці якоря.
(6.6)
Тоді передавальні функції елементів схеми приймуть вигляд:
; ; (6.7)
;
,
де-передавальна функція блоку електричної частини структурної схеми;
- передавальна функція блоку електромеханічної частини структурної схеми;
- передавальна функція блоку механічної частини структурної схеми;
-передавальна функція, що враховує вплив внутрішнього зворотного зв'язку двигуна з протидії ЕРС.
При синтезі регуляторів нехтуємо внутрішньої електромеханічної зворотним зв'язком двигуна. Структурна схема контуру струму зображена на малюнку 6.2.
В
Малюнок 6.2
Контур струму будемо налаштовувати на модульний оптимум відповідно до методики, викладеної в курсі ТАУ. У вигляді малої некомпенсовані постійної часу вибираємо сталу часу тиристорного перетворювача.
Так як настройка проводиться на модульний оптимум, то передавальна функція регулятора струму в загальному випадку буде мати наступний вигляд:
, (6.8)
де-Коефіцієнт демпфірування контуру струму;
-передавальна функція об'єкта компенсації:
, (6.9)
де-передавальна функція розімкнутого контуру струму без урахування регулятора струму;
;
;
;
; (6.10)
Таким чином, очевидно, що регулятор струму являє собою пропорційно інтегруючий (ПІ) регулятор.
Передавальна функція замкнутого контуру струму має наступний вигляд:
; (6.11)
Налаштування регулятора швидкості будемо виробляти по симетричному оптимуму. Контур, настроєний по симетричному оптимуму, виходячи з теорії, спочатку є двократно замкнутим, причому "перший" контур налаштовується за модульним оптимуму. Отже, спочатку слід провести оптимізацію контуру швидкості за модульним оптимуму. Структурна схема контуру швидкості для цього випадку представлена ​​на малюнку 6.3.
В
Малюнок 6.3-Контур швидкості з налаштуванням за модульним оптимуму
Статичний момент навантаження враховуватися не буде, так як і на динаміку впливу надавати не буде. p> Виходячи з структурної схеми, передавальна функція об'єкта компенсації має такий вигляд:
; (6.12)
Передавальна функція регулятора швидкості, налаштованого за модульним оптимуму, має наступний вигляд:
; (6.13)
, (6.14)
де-Коефіцієнт демпфірування контуру швидкості. p> Для отримання симетричного оптимуму зробимо систему дворазово замкнутої, додавши додаткову ланку в пряму ланцюг, де-Коефіцієнт демпфірування контуру швидкості при налаштуванні по симетричному оптимуму. p> Отримана структурна схема спочатку має вигляд, зображений на малюнку 6.4.
В
Малюнок 6.4-Контур швидкості з налаштуванням по симетричному оптимуму (спочатку)
Переносимо суматор № 1 до сумматору № 2 за правилами перетворення структурних схем і об'єднуємо зворотні зв'язку, в результаті отримуємо структурну схему, зображену на малюнку 6.5:
В
Малюнок 6.5-Контур швидкості з налаштуванням по симетричному оптимуму (перетворення)
Далі залишаємо в ланці зворотного зв'язку лише, а частину, що залишилася переносимо через суматор. p> Отримана структурна схема зображена на малюнку 6.6.
В
Малюнок 6.6-Контур швидкості, налаштований по симетричному оптимуму
З отриманої структурної схеми можна записати передавальну функцію регулятора швидкості, налаштованого по симетричному оптимуму:
(6.15)
Очевидно, що отриманий регулятор є пропорційно інтегральним (ПІ). Запишемо передавальну функцію замкнутого контуру швидкості:
(6.16)
Це передавальна функція без обліку фільтра з функцією передачі, а з урахуванням він ого, передавальна функція буде мати наступний вигляд:
(6.17)
При побудові структурної моделі врахуємо, що в реальній системі на виході з регуляторів, представлених, як правило, операційним підсилювачем, і тиристорного перетворювача не можна отримати напруга, більше, порогового значення. Це враховується шляхом введення в систему нелінійність типу "обмеження". Структурна модель зображена на малюнку 6.7.
Для обмеження максимально допустимого струму двигуна, а, отже, і моменту в динаміці і в статиці. Зробимо це таким чином:
В
За умови В на вході регулятора струму буде ну...
