Синтез регуляторов тока.

Структурная схема контура регулирования тока якорной цепи представлена на рисунке:

Передаточная функция объекта управления в контуре регулирования тока имеет следующий вид:

Где К_от=К_п∙ К_я∙ К_дт=15∙30∙0,01=4,5

К_от – передаточный коэффициент контура регулирования тока.

При последовательном соединении звеньев их передаточные функции перемножаются.

Т_тп=0,015 с

Т_я=0,025 с

Так как постоянная времени якорной цепи больше постоянной времени тиристорного преобразователя (Т_я=0,025 с> Т_п=0,015 с), то она подлежит компенсации.

Передаточная функция объекта управления в контуре регулирования тока содержит два инерционных звена. С учетом этого в качестве регулятора тока принимаем пропорционально-интегральный регулятор (ПИ-регулятор) с передаточной функцией:

- пропорциональная часть

- интегральная часть

Т_1т, Т_ит – постоянные времени регулятора

Для компенсации наибольшей постоянной времени объекта управления принимаем Т_1т=Т_я=0,025 с.

При этом передаточная функция разомкнутого контура тока будет иметь вид:

Передаточная функция замкнутого контура регулирования тока будет иметь следующий вид:

Приведём эту передаточную функцию к нормированному виду (последний коэффициент знаменателя передаточной функции должен быть равен 1). Для этого все коэффициенты передаточной функции делим на K_от:

Известно, что в системе второго порядка оптимальный вид переходного процесса с перерегулированием σ≤4,3% и временем регулирования t_рег≤4,7∙Т_п обеспечивается при выборе постоянной времени интегрирования

Т_ит=2∙К_от∙Т_п=2∙4,5∙0,015=0,135 с.

Синтез регулятора скорости.

При синтезе регулятора скорости выражение передаточной функции регулирования тока, которое входит в объект регулирования скорости, можно упростить ввиду малости коэффициента T_п и представить в виде:

Тогда структурная схема замкнутого контура регулирования скорости, согласно которой проводится синтез регулятора скорости, может быть представлена в следующем виде:

Определяем передаточную функцию объекта управления в контуре регулирования скорости:

К_ос – коэффициент контурного регулирования скорости

Наибольшей постоянной времени в этом контуре является электромеханическая постоянная Т_д:

Т_д=0,3>2∙Т_п=2∙0,015=0,03 с

Теперь 2Т_п представляет собой малую некомпенсируемую постоянную времени контура скорости. После введения регулятора необходимо получить:

где Т_ис<Т_д.

Отсюда сам регулятор скорости должен иметь передаточную функцию

т.е. в этом случае регулятор будет пропорциональным (П-регулятор).

Для компенсации наибольшей постоянной времени принимаем:

Т_1с=Т_д=0,3 с

Для настройки контура регулирования скорости на модульный оптимум принимаем:

Т_ис=2∙К_ос∙2∙Т_п=2∙14∙2∙0,015=0,84 с

При таком выборе параметров регулятора скорости передаточная функция разомкнутого контура регулирования будет иметь вид:

Передаточная функция замкнутого контура регулирования скорости будет иметь вид:

Переходя к синтезу регулятора положения (угол поворота производственного механизма) в выражении передаточной функции замкнутого контура регулирования скорости можно пренебречь Т_п² и представить передаточную функцию контура регулирования скорости в виде: