Синтез системы подчиненного управления электропривода постоянного тока
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?аническая часть.
Рассмотрим П-регулятор для внешнего контура, т.е.:
WPC(p)=kPC
Тогда передаточная функция разомкнутой САР для внешнего контура будет следующей:
Передаточная функция разомкнутой САР для внешнего контура будет иметь вид:
Фильтр Баттерворса 3-го порядка в зависимости от малой нескомпенсируемой постоянной времени Т? следующий:
Приравнивая коэффициенты при соответствующих степенях р получим следующие равенства:
Все равенства одинаковы и из любого получается:
Соответственно передаточная функция оптимизированного на МО внешнего контура следующая:
При моделирования на MО введем дополнительное звено чтобы получить передаточную функцию которая соответсвует фильтру Баттерворса 3-го порядка.
;
Моделирование внешнего контура на МО
Рис
Рис
Рис
? = 0%
tпп = 0.25 c
Расчет внешнего контура на СО
Внешний контур:
Рис
Как и при настройке внешнего контура на МО, объектом управления для внешнего контура на СО является весь оптимизированный на МО внутренний контур + механическая часть.
Рассмотрим ПИ-регулятор:
Тогда передаточная функция разомкнутой САР для внешнего контура будет иметь вид:
Передаточная функция для замкнутой САР будет следующей:
В результате получили передаточную функцию 4-го порядка, т.к. р4, следовательно, нужно сравнить коэффициенты при степенях р с соответствующими коэффициентами при степенях р фильтра Баттерворса 4-го порядка, передаточная функция которого имеет вид:
Приравнивая коэффициенты при старших степенях р получим следующие равенства:
(1) (2)
(3) Трс=8Т? (4)
Из 4-го равенства найдем Трс:
Трс=8Т?=8*0,01=0,08
Очевидно, что первые три равенства равны и из любого находим kрс:
Соответственно передаточная функция оптимизированного на СО внешнего контура следующая:
которая отличается от соответствующей передаточной функции фильтра Баттерворса наличием в числителе форсирующего звена. Для устранения такого перерегулироавния задающий сигнал подают на вход регулятора внешнего контура не непосредственно, а через сглаживающий фильтр в виде аппериодического звена 1-го порядка с передаточной функцией:
При моделирования на СО введем дополнительное звено чтобы получить передаточную функцию которая соответсвует фильтру Баттерворса 4-го порядка но не производя корректировку.
;
Моделирование внешнего контура на СО
Рис
Рис
Рис
? = 48,65%
tпп = 0.6 c
Расчет угла токоограничения
Ток якоря определяется величиной управляющего сигнала, поступающего на регулятор тока. При Uдт Uто напряжение тиристорного преобразователя уменьшается, соответственно уменьшается и ток Iя (обороты двигателя в этом случае снижаются).
Отсюда следует, что для ограничения тока по максимальной величине(соответственно и ограничения вращающего момента двигателя) должно производится при следующем условии:
Uдт =Uто при Iя= Iя max
В нашем случае Uдт max = Ucx =10 B. Соответственно характеристика нелинейного узла токоограничения будет следующая:
Рис
Данный нелинейный узел токоограничения пропускает входной сигналUpe один к одному, а при Upe >Ucx, Uто ограничивается значением Ucx.
Если при большой нагрузке или при пуске ДПТ ток Iя хоть не много превысит значение Iя max, то при этом Uдт станет большим Ucx, на входе регулятора тока будет отрицательный сигнал, тиристорный преобразователь будет снижать напряжение Uя и ток Iя будет уменьшатся до значения Iя maх. При равенстве Iя= Iя max вход регулятора тока будет равен 0, а его выход не меняется.
Если вал двигателя заклинит, то в идеальном случае срабатывания токоограничения двигатель остановится без механической поломки. При этом к якорной цепи будет приложено небольшое напряжение и у заторможенного двигателя по якорной цепи будет протекать ток Iя, равный Iя max. Это вполне вероятно, так как внутренний контур настроен на МО и лучшим образом отрабатывает управляющий сигнал Uто поступающий на внутренний контур тока.