Система управления электроприводом постоянного тока
Разработка алгоритма управления и расчёт параметров элементов структурной схемы
В качестве системы управления выбираем систему подчинённого регулирования координат с тремя контурами: контур тока, контур скорости первой массы, контур с гибкой обратной связью по скорости второй массы.
Так как из расчётов приведенных ранее видно что:
Тэ и Тм отличаются не очень значительно, то придётся использовать внутреннюю обратную связь по ЭДС двигателя.
Контур тока.
Контур тока будем настраивать на симметричный оптимум. В качестве малой не скомпенсированной постоянной времени принимаем постоянную времени двигателя тиристорного преобразователя.
Т= Тп = 0.002 с.
Исходя из того что по условию задания на курсовой проект в качестве преобразователя используется ТП, то примем постоянную времени Тп=0,002с, что соизмеримо с Тэ, тогда ТП представляем инерционным звеном с передаточной функцией
Структурная схема контура тока представлена на рис 1.
Uзт I
Рис 1.
Коэффициент обратной связи по току:
Кот = Uзт мах / Iмах = 0.1
Коэффициент усиления преобразователя
Кп = Uп / Uзт = 70/10 = 7
При настройке на технический оптимум желаемая передаточная функция разомкнутого контура равна:
;
где = 2
Передаточная функция разомкнутого контура
Передаточная функция регулятора тока
Получили ПИ - регулятор тока.
Постоянная времени полученного регулятора тока Трт = 7.1 мс
Передаточная функция замкнутого контура тока
Контур скорости
Имея ввиду то что Ту = 0.0158 с, а 4Т= 4*0.002 = 0.008 с
Можно сказать что Ту>>4Т
Следовательно при расчёте контура скорости можно пренебречь влиянием обратной связи по упругому моменту. Структурная схема контура скорости имеет вид: (рис 2).
Рис 2.
Коэффициент обратной связи по скорости:
Кос = = 0.159
Для стабилизации скорости применим ПИ-регулятор, который устранит статическую ошибку. Тогда желаемая передаточная функция разомкнутого контура скорости первой массы:
Передаточная функция разомкнутого контура скорости:
Тогда передаточная функция регулятора скорости первой массы будет:
Получили ПИ - регулятор скорости
Контур скорости второй массы
Для того чтобы уменьшить влияние упругой связи двух массовой системы на работу электропривода и демпфирования упругих колебаний введём гибкую обратную связь по скорости (ускорению) второй массы. Таким образом на регулятор скорости будет подаваться не только задание на скорость и сигнал обратной связи по скорости первой массы, но и сигнал гибкой обратной связи по скорости второй массы. Действие этой гибкой связи можно расценивать как искусственное увеличение .
Структурная схема контура представлена на рис 3:
Uзс W2
Рис 3
Передаточная функция гибкой обратной связи
Wгс = - То*Р
Для нормальной работы системы необходимо привести сигнал гибкой ОС к сигналу задания на скорость. Для этого в цепь гибкой ОС необходимо ввести коэффициент ОС по скорости первой массы.
Wгс = - То*Р*Кос
Для определения То надо задаться величиной о и подставить её в формулу:
Примем j = 5.8 Получим To = 0,235 Результаты моделирования.
Рис.4. Момент сопротивления
Рис.5. Скорость второй массы без гибкой обратной гибкой ОС.
Рис.6. Напряжение с ТП и сигнал управления.
Рис.7. Зависимость тока от времени.
Рис.8. Скорость второй массы с гибкой ОС, задание 10в
Рис.9. Скорость второй массы с гибкой ОС, задание 10в (увеличено)
Рис.10. Скорость второй массы с гибкой ОС, задание 1в
Рис.11. Скорость второй массы с гибкой ОС, задание 1в (увеличено)