3.3.12 Для виконання пункту 3.2.7 програми з п-регулятором та без компенсації ерс

3.3.12.1 У вікні Parameter Browser змінити значення параметра 43.05 Сontrol Mode Select зі значення Standard на значення NoFeedFwd.

3.3.12.2 Зняти динамічні характеристики за методикою аналогічною, як і для П- регулятора (пункт 3.3.11), згідно варіантів таблиці 3.

3.3.12.3 Повернути значення параметра 43.05 на значення Standard.

3.3.13 Для виконання пункту 3.2.7 програми з пі-регулятором з компенсацією ерс

3.3.13.1 Відкрити майстер налаштувань Wizard.

3.3.13.2 Вибрати пункт 6 Autotuning speed controller.

3.3.13.3 Для реалізації ПІ- регулятора змінити значення параметру 2409 на значення, записане при виконанні пункту 3.3.8.3, та зберегти зміни натиснувши кнопку Apply.

3.3.13.4 Натиснути кнопку Finish та вийти з майстра налаштувань Wizard (кнопка Close).

3.3.13.5 Зняти динамічні характеристики за методикою аналогічною, як і для П- регулятора (пункт 3.3.11), згідно варіантів таблиці 3.

3.3.14 Для виконання пункту 3.2.7 програми з пі-регулятором та без компенсації ерс

3.3.14.1 У вікні Parameter Browser змінити значення параметра 43.05 Сontrol Mode Select зі значення Standard на значення NoFeedFwd.

3.3.14.2 Зняти динамічні характеристики за методикою аналогічною, як і для П- регулятора (пункт 3.3.11), згідно варіантів таблиці 3.

3.3.14.3 Повернути значення параметра 43.05 на значення Standard.

3.3.15 Для виконання пункту 3.2.8

Статичні експериментальні характеристики системи будуються на основі даних таблиці 2. При цьому по осі ординат відкладається значення кутової швидкості в рад/с, а по осі абсцис – момент в Нм. Перерахунок об/хв в рад/с здійснюється згідно формули

,

а момент в Нм визначається добутком значення моменту у відсотках на значення номінального моменту двигуна.

Номінальний момент двигуна М1 визначається

.

Розрахунок теоретичних характеристик при П-регуляторі швидкості здійснюється згідно рівняння

,

де - коефіцієнт П-складової регулятора швидкості (див. пункт 3.3.1.3.8 у випадку системи з датчиком ЕРС і 3.3.8.3 для системи з енкодером).

Розрахунок теоретичних характеристик при ПІ-регуляторі швидкості здійснюється згідно рівняння

.

Результати розрахунків представити на наступних рисунках:

- теоретичні та експериментальні залежності при різних завданнях швидкості для системи з П-регулятором та зворотним зв’язком за ЕРС;

- теоретичні та експериментальні залежності при різних завданнях швидкості для системи з ПІ-регулятором та зворотним зв’язком за ЕРС;

- теоретичні та експериментальні залежності при різних завданнях швидкості для системи з П-регулятором та зворотним зв’язком за допомогою енкодеру;

- теоретичні та експериментальні залежності при різних завданнях швидкості для системи з ПІ-регулятором та зворотним зв’язком за допомогою енкодеру.

3.3.16 Для виконання пункту 3.2.9

Структурна схема дискретної системи керування в середовищі Simulink відповідно до рис.3.10 зображена на рис. 3.13. Структурні схеми підсистем завдання швидкості та накидання моменту навантаження подані на рис 3.14 та 3.15 відповідно.

Рисунок 3.13 – Структурна схема дискретної системи керування в середовищі Simulink

Перемикач Manual Switch дозволяє обрати сигнал зворотного зв’язку за швидкістю, або через вимірювання ЕРС. Перемикач Manual Switch1 дозволяє ввести сигнал компенсації ЕРС в коло струму якоря. Імпульсні ключі Т₀ (рис. 3.10) на схемі реалізуються дискретними передаточними функціями з одиничним коефіцієнтом підсилення. В усіх дискретних елементах системи, а також в екстраполяторі нульового порядку необхідно задати такт квантування Т₀. В дискретних інтеграторах коефіцієнт підсилення обирається одиничним. Усі параметри, що прописані в схемі літерами, повинні бути задані в m-файлі. При моделюванні необхідно задати наступні параметри системи:

Tm=0.01с – мала стала часу Т_µ;

To=0.1∙Tm – період квантування Т₀;

kpw, Tpw – коефіцієнт підсилення та стала часу ПІ-регулятора швидкості (див. пункт 3.3.1.3.8 у випадку системи з датчиком ЕРС і 3.3.8.3 для системи з енкодером);

cFn=1.15 Вс – добуток конструктивної сталої на номінальний потік збудження;

kpc, Tpc – коефіцієнт підсилення та стала часу ПІ-регулятора струму якоря (див. пункт 3.3.1.3.6);

kpr=23 – коефіцієнт передачі перетворювача;

Ra=0.514 Ом – опір якірного кола;

La=0.0129 Гн – індуктивність якірного кола;

Ta=La/Ra – стала часу якірного кола;

J=0.191 кг∙м² – момент інерції двигуна;

wn=162,3 рад/с, Mn=40,05 Нм – номінальні швидкість і момент.

В блоці Saturation1 та Discrete-Time Integrator необхідно задати обмеження згідно параметрів 2005 та 2006 (див. рис. 2.7) в абсолютних величинах моменту, наприклад від -М_н до М_н. У випадку неправильно заданих обмежень може з’явитися статична похибка (у випадку ПІ-регулятора швидкості). Для усунення недоліку слід збільшити зону обмеження, або зменшити навантаження. В блоках Saturation3 та Discrete-Time Integrator1 необхідно задати обмеження вихідних сигналів від -10 до 10.

Для моделювання схеми з П-регулятором швидкості достатньо розірвати зв'язок на виході Discrete-Time Integrator за допомогою Manual Switch2.

Рисунок 3.14 – Структурна схема підсистеми завдання швидкості (Speed Reference) в середовищі Simulink

Схема на рис. 3.14 представляє собою блок завдання швидкості. Ланки Step3 та Step4 дозволяють змінювати величину завдання швидкості (їх значення задаються в одиницях вимірювання швидкості). Фрагмент схеми Gain9, Saturation2, Gain10 та Discrete-Time Integrator реалізують задатчик інтенсивності. У ланці Saturation2 задається обмеження від -10 до 10. Ланка Gain10 визначає кут наростання сигналу на виході інтегратора (величину необхідно обрати такою, щоб кут наростання відповідав експериментальним графікам). Збільшення величини Gain10 призводить до стрімкішого наростання. Ланка Gain12 масштабує сигнал завдання (максимум 10В при номінальній швидкості), що дозволило зменшити величину Gain9 та обмеження в Saturation2. Ланка Gain11 є зворотною до ланки Gain12, тобто, дозволяє отримати вихідний сигнал завдання в абсолютних одиницях швидкості. Дискретний інтегратор має такт квантування Т₀ та одиничний коефіцієнт підсилення. Вихід інтегратора не обмежується. Кількість ланок Step має відповідати кількості змін завдання швидкості під час експерименту.

Рисунок 3.15 – Структурна схема підсистеми накидання моменту (Load Torque) в середовищі Simulink

Структурна схема симулює накидання лінійно-наростаючого моменту навантаження та його скидання, або реверс в залежності від значень Step1 та Step2. Ланки Gain15, Saturation4, Gain14 та Integrator1 реалізують задатчик інтенсивності моменту, аналогічний, як і у попередній схемі. Обмеження у ланці Saturation4 можна обрати на рівні від -2М_н до 2М_н. Значення моменту навантаження задаються в ланках Step у одиницях вимірювання моменту. Величина Gain14 вибирається такою, щоб наростання моменту відповідало експериментальним графікам.