10.1 Расчет регулятора тока.

Рассмотрим контур тока.

Рис. 10.1 Структурная схема контура тока

В контуре тока имеются две инерционности, характеризуемые постоянными времени: Tэ=Lэ/Rэ – электромагнитная постоянная времени якорной цепи; Т₁ – постоянная времени, отражающая инерционность системы фазового управления выпрямителем, запаздывание (дискретность) выпрямителя и инерционности датчика тока и регулятора. Эта постоянная времени называется некомпенсированной или малой постоянной времени контура, так как обычно Т₁=0,004-0,01 с < Тэ. При этом Тэ называют большой постоянной времени, которую нужно компенсировать.

В соответствии со структурной схемой контура тока (рис. 10.1) передаточная функция преобразователя и якорной цепи двигателя равна:

где Kп – коэффициент усиления преобразователя (управляемого выпрямителя).

Используем ПИ-регулятор с передаточной функцией

Тогда передаточная функция разомкнутого контура тока

С целью компенсации большой постоянной времени контура примем T₀=T_Э (необходимую форсировку для этой компенсации будет создавать регулятор, воздействуя на преобразователь). Тогда

и передаточная функция замкнутого контура

т.е. замкнутый контур представляет собой систему второго порядка.

Для того чтобы получить в этой системе оптимальный переходный процесс, нужно, чтобы коэффициент затухания был равен . Это условие будет выполнено, если коэффициент приp в характеристическом уравнении будет равен:

откуда

Рис. 10.2 Схема ПИ-регулятора.

В соответствии с обозначениями (рис.10.2) параметры ПИ-регулятора тока определяются при принятых обозначениях Т₀ и Т₀₁ из равенств

Передаточная функция регулятора тока примет вид:

При таком регуляторе тока передаточная функция замкнутого контура.

Примем С=10мкФ.

Тогда

Выберем сопротивления по ряду Е24: ,

10.2 Расчет регулятора скорости

Рис.10.3 Структурная схема контура скорости

При большом коэффициенте передачи разомкнутой системы, который необходим для обеспечения заданной точности, САР становится не устойчивой. Для обеспечения устойчивости необходимо введение корректирующего устройства.

Определение параметров корректирующего устройства можно провести аналитическим методом, исходя из условия, что постоянные времени регулятора должны компенсировать постоянные времени двигателя постоянного тока.

Введением интегро-дифференцирующего звена осуществляется подавление средних частот, чем достигается получение требуемой частотной характеристики ПУ.

Безразмерный параметр определяет степень подавления средних частот; изменяя его можно добиться устойчивости скорректированной системы.

Примем =0,001 Т_В=T₁, T_C=T₂

Тогда

;

11. Оценка качества регулирования по кривым переходного процесса

Исследуем качество переходного процесса при ступенчатом изменении управляющего воздействия заданием скорости от 0 до 0,1 от номинального.

По переходной характеристике определим величину перерегулирования и длительность переходного процесса

Для оценки качества регулирования в переходных режимах воспользуемся графиком переходного процесса при ступенчатом управляющем воздействии и скачкообразном увеличении нагрузки от M_c=0.25M_cmax до M_c=M_cmax.

Время переходного процесса составляет 0,45 с.

Величина статической погрешности поддержания скорости составляет 2,12%.