Глава 3. Синтез и расчет динамики сау

3.1. Составление передаточных функций звеньев сау

Функциональная схема интегрирующей системы имеет вид:

где БО – блок ограничения выходного напряжения регулятора скорости ;

ООС – отрицательная обратная связь ;

ДВ + ТП (+ ТОР +ДР) – силовая цепь ;

РС + РТ – система управления (реализована на элементах ВСР ЛИ) ;

ТП – выполняет функцию выпрямителя тока. Он организован по трехфазной мостовой

схеме Ларионова ;

ДР – дроссель для сглаживания пульсаций ;

ТОР – ограничивает ток в режиме пуска, КЗ ;

ООС – включает ТГ и ДТ ;

ТГ – крепится соосно на вал двигателя ;

ПИ – пропорционально-интегрирующий способ.

Построенная выше функциональная схема САУ дает возможность выделить отдельные динамические звенья 1-го и 2-го порядка. Для каждого передаточного звена необходимо составить его передаточную функцию и структурную схему.

Аналитическая структурная схема имеет вид:

где РС – регулятор скорости ;

РТ – регулятор тока ;

ТП – тиристорный преобразователь ;

ДВ – двигатель постоянного тока ;

ДТ – датчик тока ;

ДС – датчик скорости.

ТП:

Ктп = 51.3 В

Ттп = Тф + сп = 0.003 +1.67  10ֿ^-3= 4.67  10ֿ^-3 с ,

Где Ттп – постоянная времени тиристорного преобразователя (ТП) ;

Тф – постоянная времени фильтра, обычно (0.003…0.005 с) ;

сп – время запаздывания силовой части ТП ;

сп = 1 / (2  m  f) = 1 /( 2  6  50) = 1.67  10ֿ^-3 с.

ДВ:

Rя.ц. = 0.079 Ом ; Tя = 0.036 c ; Kд = 0.287 1/Вс ; Tэм = 0.234 с.

ДТ:

Kот = 0.016 В/А ;

Тдт = 0.002…0.005 с, возьмем Тдт = 0.003 с.

ДС:

Kос = 0.081 Вс ;

Тдс = 0.01…0.02 с, возьмем Тдс = 0.02 с.

3.2 Построение структурной динамической схемы и синтез регуляторов

РС, РТ ПИ – регулятор.

Передаточная функция ПИ – регулятора имеет вид:

p + 1

W(p) =    ,

p

где  – динамический коэффициент усиления ;

 – постоянная времени настройки регулятора.

РТ:

Поскольку возмущающие воздействия в контуре тока незначительны, можно произвести оптимизацию обеспечивающую хорошие переходные процессы по управляющему воздействию т.е. настройку на оптимум по модулю (ОМ).

То Тя 0.036

2 =  =  =  = 0.221 ,

2ТККо 2Т2  (КтпКот/ Rя.ц.) 2  7.6710ֿ³  (51.3  0.016/0.079)

где Т2 – суммарная малая постоянная времени контура тока .

Т2 = Ттп + Тдт = 4.6710ֿ³ + 0.003 = 7.6710^-3 с,

2 = [То] = Тя = 0.036 с.

РС:

Поскольку в контуре скорости возмущение (момент сопротивления на валу) может составлять 100% от рабочего момента, необходимо производить оптимизацию параметров по возмущающему воздействию т.е. настройка на симметричный оптимум (СО).

То Тэм 0.234

1 =  =  =  = 29.705 ,

2ТККо 2Т1  (КдRя.ц.Кос / Кот) 2  3.510ֿ^-2  (0.2870.0790.081/0.016)

где Т1 - суммарная малая постоянная времени контура скорости .

Т1 = 2Т2 + Тдс = 2  7.6710ֿ^-3 + 0.02 = 3.510ֿ^-2 с,

1 = [4Т] = 4Т1 = 0.141 с.

Преобразуем передаточную функцию ПИ регулятора:

p + 1 

W(p) =    =   [1 + 1/p] =  + 

p p

Тогда динамическая структурная схема исследуемой системы будет иметь вид:

Исследование разработанной системы электропривода проводилось в SIMULINKe. Схема исследуемой системы имеет вид: