9. Определение параметров корректирующих устройств.

Отличительная особенность многоконтурной структуры системы управления электроприводом с последовательной коррекцией состоит в том, что корректирующие активные элементы – регуляторы включаются каскадно, причем количество последовательно вводимых регуляторов соответствует количеству контуров регулируемых переменных электропривода. В нашем случае два контура регулирования: внешний контур – контур скорости двигателя, и внутренний контур – контур тока двигателя.

На вход каждого из регуляторов подаются сигналы заданного и действительного значений регулируемой координаты данного контура, причем предыдущий по ходу управляющих воздействий регулятор скорости вырабатывает сигнал задания для последующего регулятора тока.

9.1 Расчет регулятора тока.

Рассмотрим контур тока отдельно.

Рис. 6. Структурная схема контура тока.

Для данной структурной схемы передаточная функция нескорректированной разомкнутой системы равна

.

Переходной процесс:

Рис.7. График переходного процесса тока без корректирующего устройства.

Как видно из графика, время переходного процесса равняется 0,038c, коэффициент перерегулирования равен нулю. Для уменьшения времени переходного процесса применим ПИ - регулятор.

Передаточная функция ПИ-регулятора равна:

.

C целью компенсации большой постоянной времени контура примем T0=Tэ.

Передаточная функция замкнутого контура равна:

.

После последующих преобразований передаточная функция регулятора тока примет вид:

.

Корректирующим устройством является ПИ – регулятор.

Переходный процесс примет вид:

Рис.8. График переходного процесса тока с корректирующим устройством.

Как видно из графика, время переходного процесса равно 0.025c. Коэффициент перерегулирования равен:

.

Расчет корректирующего устройства:

Рис. 8. Схема корректирующего устройства.

Примем С3=10мкФ .

Выберем сопротивления по ряду Е24: ,

Расчет регулятора скорости.

Найдем коэффициент усиления системы, произведя необходимые преобразования структурной схемы.

Рис. 9. Преобразованная структурная схема механизма.

Получим , где.

Следовательно, .

При введении усилителя, система становится неустойчивой, поэтому для подавления средних частот включим в систему ПИ-регулятор, передаточная функция которого:

Техническая реализация такого регулятора на базе операционного усилителя приведена на рисунке.

Рис. 10. Схема корректирующего устройства.

Примем C1= 10 мкФ, тогда

R7= T/C1= Ом

R4= R7= Ом

Применив такой регулятор, получаем следующие логарифмические характеристики:

Рис.11. ЛАЧХ и ЛФЧХ скорректированной системы управления

Как видно из графиков, запас устойчивости по модулю порядка 14 дб, по фазе порядка 56 градусов.

Рис. 12. Структурная схема механизма.

Исследование и анализ переходных процессов.

В большинстве случаев качество САР характеризуется точностью, запасами устойчивости, быстродействием и другими показателями переходного процесса. Эти свойства САР могут быть определены по переходным процессам, возникающим в результате действия на САР типовых управляющих и возмущающих воздействий.

При отсутствии возмущающих воздействий и подаче задающего напряжения 5 В переходный процесс имеет следующий вид:

Рис.13. Переходной процесс замкнутой САР без возмущения.

По переходной характеристике определим величину перерегулирования и длительность переходного процесса:

.

При появлении максимального момента сопротивления на 0.4 секунде, график переходного процесса примет вид:

Рис.14. Переходной процесс замкнутой САР cвозмущением.

Как видно из графика, выходная координата отклоняется на 0.001 рад/с и не превышает заданной точности:

.

,следовательно система удовлетворяет заданным показателям точности.