Система подчиненного регулирования тока и скорости тп-д. Расчет контура тока.

W_орт – передаточная функция объекта регулирования тока.

- объект регулирования тока

W_{ж.раз.т.}(р) – желаемая передаточная функция контура тока

–т.е. учитывается инерционность системы и постоянная времени преобразователя.

Определим передаточную функцию контура тока:

где

–передаточная функция замкнутого контура тока;

Расчет контура скорости.

W_pc(p)=K_pc, т.к. «П» регулятор.

Оценим статизм характеристик

Рассчитаем статическую электромеханическую характеристику синтезированного электропривода.

U_ЗТ

Ф

W

уравнение получаем из условия линейной характеристики РС. В установившемся режиме статизм определяется сигналом выхода РС, который компенсирует сигнал ОС на входе РТ_.

U_зт=(U_з.с-К_ос^.)^.W_pc

I_стоп^.К_от=(U_з.с-К_ос^.)^.W_pc

U_з.с=_з^.К_ос

∆_раз – перепад скорости в разомкнутой системе.

• Статизм характеристик является функцией динамических параметров системы (при изменении массы груза изменяется Т_М  ∆  возникают колебания системы)

• Вслучае привода перемещения с большими массами и моментом инерции Т_М>>4Т система обеспечивает увеличение жесткости характеристики по сравнению с разомкнутой системой, ∆.

Для таких механизмов необходимо уменьшение жесткости для усиления электромеханической связи и демпфирования колебаний. Свойства системы находятся в противоречии с требованиями, предъявленными к ней.

• В случае механизма подъема, когда Т_М мала жесткость в замкнутой системе получается меньше, чем в разомкнутой.

Динамическая ошибка в контуре регулирования тока.

Всвязи с инерционностью регулятора тока («ПИ») и наличием обратной связи по ЭДС двигателя, регулирование тока в контуре осуществляется с ошибкой. Определим эту ошибку.

- уравнение интегратора.

Пропорциональная часть регулятора тока не дает ошибки.

(*)

Динамическая ошибка пропорциональна ускорению ЭП и приводит к недоиспользованию двигателя по току.

Определим связь динамического тока с моментом стопорения и статическим током.

Выразим  и подставим в уравнение (*):

(**)

- режим торможения

В данной системе недоиспользование двигателя по моменту может достигать (30-40)% от номинальной величины. Динамическая ошибка ограничивает возможность системы.

Эта оценка зависимостей ω, в переходном процессе пуска с при.

Рассматриваем режим работы механизма подъема.

Из режима 1 динамического торможения (тормозной спуск) в режим подъема груза 2.

Ограничение скорости изменения момента двигателя.

В такой системе ток нарастает от J_cт до J_пп за c.

Система очень быстродействующая.

Контур скорости отработает сигнал за с. Если ввести на вход задатчик интенсивности (хорошо для систем независящих от нагрузки, где необходимо обеспечить). Для ЭП КМ необходимо формироватьстабильную диаграмму момента. Введение задатчика приводит к запаздываниям в отработке задаваемых операто­ром сигналов.

Выводы:

1. Оценивая статизм характеристики, мы пришли к выводу, что при малых момен­тах инерции и это приводит к уменьшению наклона характери­стики, т.е. она становится мягкой. И наоборот прии жесткость выше жесткости естественной характеристики. При этом ухудшается демпфи­рование механических колебаний.

2. Система достаточно быстродействующая, т.е. ПП заканчиваются 0.5 с, что за­трудняет работу оператора. Наличие динамической ошибки в контуре регули­рования тока ведет к недоиспользованию ЭП на 30-40 % и снижению точности регулирования. Хотя ошибка - позволяет работать в ПП с переменным то­ком и сохраняет демпфирующие свойства системы при.

3. Третье требование в отношении ограничения динамических перегрузок механиче­ской системы также не выполняется. Для уменьшения динамического удара необходимо снижать темп нарастания М и I, а в данной системе до зас. В данной системе ограничениеε в момент выбора за­зора нет.

Положительные качества системы:

1. Система позволяет формировать экскават. характеристики с высоким заполнением.

2. Настройка системы обеспечивает качества динамики системы.

3. Инерционность регулятора тока обеспечивает сохранение демпфирующей способно­сти привода при абсолютно мягкой характеристике.

Унифицированная структура экскаваторных ЭП.

Задачи перед системой:

1. Ограничение в ПП тока и момента;

2. Обеспечение заданной жесткости механических характеристик;

3. формирование ПП.

Особенности системы:

1. Наличие звена ограничения (ЗО) в контуре регулирования тока;

2. Отсутствие контура скорости (вместо него контур напряжения);

3. Наличие переключающейся обратной связи системы;

4. применение последовательно-параллельной коррекции в системе.

Работа системы ЭП.

Работа контура тока:

Регулятор тока интегральный. Перед входом включено звено ограничения (ЗО). В экскаваторных ЭП момент меняется в больших пределах. При подаче на вход регулятора тока (РТ) постоянного сигнала , выходной сигнал изменяется по линейному закону.

ЗО – ограничивает величину входного сигнала, тем самым ограничивает темп или ус­корение.

Т.к. РТ – интегральный, то мы не компенсируем постоянную якорной цепи Т_я.

• При малых значениях тока (легких ПП) и (ЗО) в насыщении, на вход РТ подается постоянный сигнал:, где- допустимое ускорение двигателя.по линейному закону с предельно допустимым темпом, независимо от тока якоря.

• При больших значениях токах (тяжелый ПП) и (ЗО) – работает на линейной части – система начинает регулировать ток (ограничивая его сто­порн. значение).

Контур напряжения:

На вход РН подается сумма сигналов - - напряжение задания, сигнал отрицатель­ной обратной связи по(это вместо контура скорости). Для получения требуемой жестко­сти механических характеристик на вход подается сигнал положительной обратной связи по току.

Если положительную обратную связь подавать с коэффициентом(где- коэффициент регулирования напряжения), то при работе РН на линейной части – его выходное напряжение содержит составляющую в каждый момент численно равную сигналу отрицательной связи по току, воздействующую на ЗО, т.е на ЗО. Т.о. компен­сируется действие контура тока и система работает как одноконтурная (разомкнутая по току якоря) – это не приводит к смягчению механической характеристики ЭП.

• В таком режиме отсутствует статическая ошибка;

• Благодаря компенсации, напряжение двигателя поддерживается постоянным и жесткость данного участка оказывается высокой.

• Подбором положительной обратной связи можно установить любую требуе­мую жесткость характеристик.

При работе регулятора напряжения (РН) в зоне токоограничения.

РН – насыщен и выдает постоянное , тем самым прекращается дей­ствие положительной обратной связи по току и отрицательной обратной связи по напря­жению. Система работает как одноконтурная система регулирования тока.

В данном режиме (насыщение РН) регулятор тока не компенсирует постоянную якоря цепи Т_Я . За счет этого малая некомп. постоянная и уменьшается быстродейст­вие. Однако этот недостаток можно устранить за счет введения (форсирующего звена) в контур обратной связи по току;

Кроме этих достоинств, система проста в наладке. Так, настройка контура тока осу­ществляется при коротком замыкании, а контур регулирования напряжения в режиме холо­стого хода (при разомкнутой якорной цепи).

Настройка КТ осуществляется без учета обратной связи по ЭДС, что характерно для режима короткого замыкания.

Настройка КН осуществляется при условии компенсации обратной связи по току, за счет положительной обратной связи.

Расчет контура тока с режиме короткого замыкания.

- при условии

- «И»

Определим передаточную функцию замкнутого контура тока. Для компенсации постоянной якорной цепи в цепь обратной связью вводят форсирующее звено .

Если , то

Характеристическое уравнение такой системы:

- постоянная интегрирования.

Вынесем :

Обозначим

;

При определенных параметрах получаем колебательную систему или апериодический процесс.

Если - апериодический процесс;

Если - на границе устойчивости и может привести к колебательному процессу.

При , что соответствует системе с последовательной коррекцией.

Выбором добиваются уменьшения динамической ошибки по току;

Обычно , что соответствует апериодической системе без перерегулирования.

Расчет контура регулирования напряжения.

Необходимо скомпенсировать постоянную интегрирования Т_и

- «П»

Быстродействие этого контура высоко и вводить форситующее звено нет необходимости.

Выводы:

1. Статическая ошибка отсутствует при работе РН на линейной части.

2. Динамическая ошибка остается, но подбором она сводится к минималь­ной.

3. С введением форсирующих звеньев в цепь обратной связи, система теряет поме­хозащищенность, и поэтому к введению этих звеньев прибегают в край­них случаях.