Контур скорости с пи-регулятором и аналоговым датчиком скорости

Имитационная модель контура скорости с аналоговым датчиком приведена на рис. 14. Аналоговый сигнал с аналогового датчика скорости (например, тахогенератора постоянного тока) преобразуется с помощью АЦП в цифровой сигнал. В состав аналогового датчика скорости может быть включен аналоговый фильтр.

Внутренний оптимизированный замкнутый контур тока представлен усеченной передаточной функцией 1-го порядка

где

– эквивалентная постоянная времени оптимизированного контура тока, с.

Параметры элементов контура скорости

с аналоговым датчиком

–разрядность АЦП датчика скорости;

–коэффициент передачи датчика скорости, с/рад, где – коэффициент, учитывающий возможное перерегулирование скорости;

–интервал квантования по времени сигналов в цепи обратной связи контура скорости, с, где целое число;

–интервал квантования управления в прямом канале контура скорости, с;

–постоянная времени аналогового фильтра в цепи измерения скорости, с;

–максимальное значение задания на входе контура скорости, соответствующее значению максимальной скорости привода .

Расчетные параметры настройки контура скорости

с аналоговым датчиком

Передаточная функция регулятора скорости:

– П-регулятора

;

– ПИ-регулятора

Параметры настройки регулятора скорости:

– постоянная времени регулятора

, с;

– коэффициент усиления регулятора

,

где

– коэффициент обратной связи по скорости, с/рад;

– эквивалентная малая постоянная времени оптимизированного контура скорости, с;

–коэффициент аппроксимации звена чистого запаздывания апериодическим звеном;

–коэффициенты типовой настройки контура скорости на симметричный оптимум (СО) с ПИ-регулятором и на МО с П-регулятором ().

От выбора значения коэффициента следующим образом зависит настройка контура скорости: при выборе– настройка контура с П-регулятором скорости близка к типовой настройке на МО и с ПИ-регулятором – к типовой настройке на СО; прибыстродействие и перерегулирование в контуре уменьшаются, а прибыстродействие и перерегулирование в контуре увеличиваются.Динамические показатели качества работы контура скорости определяются, главным образом, значением эквивалентной малой постоянной времени , но так, же зависят и от соотношения малых постоянных времени в прямом канале и в цепи обратной связи контура.

На рис. 19 для одного из вариантов реализации двухконтурной системы регулирования скорости с ПИ-регулятором приведены зависимости переходных характеристик замкнутого контура с аналоговым датчиком () от значения коэффициента.

Ограничение перерегулирования в контуре скорости с ПИ-регулятором достигается установкой на входе контура инерционного фильтра (см. рис. 14) с постоянной времени

, с.

Установка на входе контура скорости инерционного фильтра одновременно с уменьшением перерегулирования уменьшает и быстродействие контура.

Рис. 19. Переходные характеристики контура скорости с аналоговым датчиком в зависимости от коэффициента аппроксимации звена чистого запаздывания

Для ограничения тока двигателя на заданном уровне значения выходных сигналов регуляторов потокосцепления и скорости в общем случае должны удовлетворять условию

.

В качестве приоритетного следует выбрать текущее значение выходного сигнала регулятора потокосцепления, тогда допустимое значение выходного сигнала регулятора скорости в процессе работы должно поддерживаться в соответствии с условием

.

Коэффициент согласования сигналов датчика обратной связи и задания на входе контура скорости

.

Значение максимального задания на входе контура скорости рекомендуется выбирать из следующих условий:

– в относительных единицах

, тогда ,,;

– в единицах измерения скорости (рад/с)

, тогда ,;

– в дискретах датчика скорости

, тогда ,.

В двухзонном электроприводе во второй зоне регулирования коэффициент электромагнитного момента зависит от скорости , что требует применения адаптивного регулятора скорости, коэффициент усиления которого уменьшается с ростом скорости.