5.1 Основные положения к выполнению работы
Для расширения диапазона регулирования скорости, а также для улучшения динамических свойств и повышения точности регулирования, в электроприводе используются замкнутые системы автоматического управления. В них с помощью обратных связей, соединяющих выход системы с ее входом, автоматически компенсируется воздействие возмущающих факторов, и угловая скорость или момент могут с большей точностью поддерживаться на заданном уровне. При этом система должна быть устойчивой, а переходной процесс иметь затухающий характер. В электроприводах постоянного тока наибольшее распространение получили системы подчиненного регулирования c последовательной коррекцией..
Исследование динамических свойств такой системы можно провести с применением метода структурного моделирования на основе типовых передаточных функций (см. рисунок 5.1). Система имеет внутренний токовый контур (отрицательная обратная связь по току) и внешний контур по скорости (отрицательная обратная связь по скорости). В системе подчиненного регулирования появляется возможность раздельного регулирования переменных и раздельной настройки контуров. Настройка регуляторов осуществляется последовательно от внутреннего, первого контура, к внешнему.
ω
Uз
_ _
IД Uω
Рисунок 5.1- Структурная схема электропривода с подчиненным регулированием
W(P) – передаточные функции элементов электрической схемы электропривода, где:
WРС(P) – передаточная функция регулятора скорости;
WРТ(P) – передаточная функция регулятора тока;
WП(P) - передаточная функция преобразователя;
WД(P) – передаточная функция электродвигателя;
КТ - коэффициент обратной связи по току;
КС – коэффициент обратной связи по скорости.
Исследования, проводимые на модели, позволяют выбрать правильные настройки регуляторов Wрт(P), Wрс(P) и на реальном объекте ускорить процесс наладки. Правильность настроек регуляторов определяется показателями качества переходного процесса [1].
а) перерегулированием σ (%)
;
б) длительностью переходного процесса - tр;
в) числом колебаний за время переходного процесса.
Параметры системы необходимые для исследования рассчитываются по Приложению Б. Рассчитанные параметры подставляются в структурную схему (см. рисунок 5.2).
5.2 Программа работы
5.2.1 На основании структурной схемы (см. рисунок 5.2) набрать схему модели из элементов Matlab Simulink, установив параметры и коэффициенты передаточных функций. На вход системы регулирования подать управляющее воздействие в виде единичного, ступенчатого сигнала.
5.2.2 Запустить модель и получить осциллограммы переходных процессов по скорости и току. По осциллограммам определить время окончания переходного процесса и перерегулирование.
5.2.3 Повторить эксперимент для значений входного сигнала равных 0,5; 1,5; 2. Проанализировать результаты, построить зависимости перерегулирования и времени переходного процесса от величины управляющего сигнала.
5.2.4 Задать единичное управляющее воздействие на вход системы и по окончании переходного процесса подать возмущающее воздействие в виде единичного сигнала. Зафиксировать параметры возникшего переходного процесса.