Проектирование автоматизированного электропривода

5. Расчёт регулятора тока

Для построения переходной характеристики регулятора тока составим структурную схему замкнутого контура:

Рисунок 5. Структурная схема замкнутого контура тока

Рисунок 6. Переходная характеристика замкнутого контура тока

Для расчёта регулятора тока разрываем обратную связь, и преобразуем структурную схему к виду:



Рисунок 7. Структурная схема разомкнутого контура тока

Получим передаточную функцию:

.

Для расчёта регулятора тока воспользуемся частотным методом с использованием ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой системы.

Для их построения используется следующий скрипт (код программы):

>> num=[12.43];

>> den=[0.000126 0.023 1];

>> sys=tf(num,den);

>> margin(sys).

Синтез регуляторов с помощью логарифмических частотных характеристик производится в таком порядке. Вначале строятся ЛАЧХ L_нск(щ) и ЛФЧХ ц_нск(щ) нескорректированной системы. Далее определяют желаемую ЛАЧХ системы, т. е. ЛАЧХ, при которой выполняются заданные требования к качеству управления. Желаемая ЛАЧХ L_ск(щ) (её обычно обозначают L_ж(щ)) скорректированной системы состоит из нескольких основных участков:

1) низкочастотный. Определяет установившиеся детерминированные режимы;

2) среднечастотный. Определяет качество переходного процесса (перерегулирование, время переходного процесса);

3) высокочастотный. Не оказывает существенного влияния на качество переходного процесса, поэтому её принимают совпадающей с ЛАЧХ нескорректированной системы.

Учитывая выше сказанное, произведём синтез регулятора тока.

Переходная характеристика контура тока представлена на рисунке 6, а ЛЧХ на рисунке 8.

Рисунок 8. ЛЧХ для разомкнутой системы

Как видно из рисунков система обладает большой колебательностью, большим перерегулированием у=95% и малым запасом по фазе ? ц=33,7⁰. Для улучшения качества переходного процесса в качестве регулятора применим интегро-дифференцирующее звено. Скорректированная система должна обеспечить запас по фазе ? ц=66⁰.

.



Постоянные времени примем:

T₁= 0,2с; T2=0,02с; T₃=0,005с; T₄=0,001с.

Произведём расчёт параметров звена.

T₁+T₄=T₂+(1+R₁/R₂)T₃

T₂=R₁C₁

T₃=R₂C₂

Подставляя значения постоянных времени определяем параметры звена:

R₁=10 кОм R₂=1 кОм C₁=2 мкФ C₂=0,5 мкФ.

Подставим значения постоянных времени в желаемые регуляторы тока и затем необходимо добиться оптимального перерегулирования переходного процесса у ? 2%, путем корректировки значения знаменателя вновь созданных звеньев

Рисунок 9. Скорректированная структурная схема замкнутого контура тока

Получим оптимальную передаточную функцию:

.

Переходной процесс скорректировано системы представлен на рисунке 10. . Из рисунка видно что перерегулирование системы у=0,2%, а время переходного процесса

t_пп=0,15с.

Техническая реализация данного звена представлена на рисунке 11.

Рисунок 10. Переходной процесс скорректированной системы

Рисунок 11. Техническая реализация регулятора тока