Автоматизированный электропривод главного движения универсального фрезерного станка модели 6Н81
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
гда из (5.15) получим передаточную функцию регулятора потокосцепления:
.(5.16)
Регулятор тока в результате оптимизации получился пропорционально-интегральным.
Определим коэффициент обратной связи по потокосцеплению ротора:
.
Постоянная интегрирования регулятора потокосцепления:
.
После оптимизации передаточная функция контура потокосцепления примет следующий вид (5.17):
.(5.17)
Определим численные значения регуляторов тока, скорости и потокосцепления:
.
.
.
С учетом передаточных функций регуляторов (5.10), (5.13) и (5.16) структурная схема автоматизированного электропривода будет иметь вид, как показано на рис. 5.5.
Рис. 5.5 - Структурная схема автоматизированного электропривода
6. АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ И СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОПРИВОДА
.1 Разработка имитационной модели электропривода
На основе функциональной схемы автоматизированного электропривода с использованием математического описания объекта и системы управления, которое представлено в разделе 5, с помощью пакета MATLAB/Simulink разработаем программу для компьютерного моделирования автоматизированного электропривода главного движения универсально фрезерного станка 6Н81 [18]. Для создания модели были задействованы две основные библиотеки Simulink (S-модель) и SimPowerSystems (SPS-модель). При создании комбинированной модели были учтены некоторые особенности SPS-моделей:
входы и выходы SPS-блоков, в отличие от блоков Simulink, не показывают направление передачи сигнала, поскольку фактически являются эквивалентами электрических контактов. Таким образом, электрический ток может через вход или выход блока протекать в двух направлениях: как вовнутрь блока, так и наружу;
соединительные линии между блоками являются, по сути, электрическими проводами, по которым ток может протекать также в двух направлениях. В Simulink-моделях же информационный сигнал распространяется только в одном направлении - от выхода одного блока к входу другого;
Simulink-блоки и SimPowerSystems-блоки не могут быть непосредственно соединены друг с другом. Сигнал от S-блока можно передать к SPS-блоку через управляемые источники тока или напряжения, а наоборот - с помощью измерителей тока или напряжения.
В модели некоторые функциональные части представлены в виде подсистем. Разработанная модель является дискретной, что приближает ее к реально работающей установке.
Разработанная программа в виде структурной схемы для имитационного моделирования представлена на рис. 6.1.
На рис. 6.2 представлены модели подсистем регуляторов потокосцепления, скорости и тока (регуляторы тока двух каналов регулирования одинаковы).
На рис. 6.3 представлена модель подсистемы ABC-XY.
На рис. 6.4 представлена модель подсистемы XY-ABC.
На рис. 6.5 представлена модель подсистемы Teta calculation.
На рис. 6.6 представлена модель подсистемы PWM.
На рис. 6.7 представлена модель подсистемы Frez.
Рис. 6.1 - Имитационная модель АЭП
Рис. 6.2 - Модели регуляторов
Рис. 6.3 - Подсистема ABC-XY
Рис. 6.4 - Подсистема XY-ABC
Рис. 6.5 - Подсистема Teta calculation
Рис.6.6 - Подсистема PWM
Рис. 6.7 - Подсистема Frez
6.2 Расчет и определение показателей качества переходных процессов
При помощи имитационной модели произведем моделирование переходных процессов, которые соответствуют работе электропривода при фрезеровании заготовки. При этом из всего времени работы выделим два участка, которые по времени соответствуют пуску двигателя на холостом ходе (Мхх = 0,7 Нм) до скорости 111 рад/с и моменту начала фрезерования, когда нагрузка резко увеличивается до значения М = 13 Нм.
Токи ix и iy измеряются на выходе блока ABC-XY, а потокосцепление ротора на выходе блока Flux calculation.
На рис. 6.8 показан сигнал на выходе регулятора скорости.
Рис. 6.8
На рис. 6.9 оказан сигнал на выходе регулятора потокосцепления.
Рис. 6.9
На рис. 6.10 показан ток iy.
Рис. 6.10
На рис. 6.11 показан ток iх.
Рис. 6.11
На рис. 6.12 показано потокосцепление ротора.
Рис. 6.12
На рис. 6.13 показан ток статора.
Рис. 6.13
На рис. 6.14 показан момент двигателя.
Рис. 6.14
На рис. 6.15 показана скорость ротора.
Рис. 6.15
Скорость при пуске отрабатывается с перерегулированием, равным:
.
Рассмотрим переходные процессы в момент начала фрезерования, когда происходит резкое увеличение нагрузки.
На рис. 6.16 показан сигнал регулятора скорости.
Рис. 6.16
На рис. 6.17 показан ток iy.
Рис. 6.17
На рис. 6.18 показан ток статора.
Рис. 6.18
На рис. 6.19 показан момент двигателя.
Рис. 6.19
На рис. 6.20 показана скорость ротора.
Рис. 6.20
На рис. 6.21 показана сила при фрезеровании.
Рис. 6.21
На рис. 6.22 показана скорость при фрезеровании.
Рис. 6.22
На рис. 6.23 показан график изменения мощности резания.
Рис. 6.23
Максимальное отклонение скорости при изменении нагрузки составляет:
.
6.3 Построение статических характеристик электропривода
Пропорционально-интеграл